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LCROSS_

admin / 2018-10-07 17:57

LCROSS 月球陨石坑观测和传感卫星(LCROSS)是由美国国家航空和宇宙航行局(NASA)运营的机器人航天器。该任务被认为是确定在月球极区检测到氢的性质的一种低成本手段[2]。 [3] LCROSS主要任务目标是在月球极区附近一个永久阴影的火山口进一步探测水冰的存在[4]。在月球表面发现月球水后立即启动[4]。它在南部月球陨石坑Cabeus确认水是成功的[5]。 它于2009年6月18日与月球侦察轨道器(LRO)一起发射,作为共同的月球前体机器人计划的一部分,这是十多年来美国首次登月。 LCROSS和LRO一起构成了美国宇航局回归月球的先锋,预计会影响美国政府决定是否在月球上定居。[6] LCROSS旨在收集和传递运载火箭的半人马上段(和收集Shepherding航天器的数据)撞击月球南极附近的火山口Cabeus所产生的撞击和碎片羽流的数据[7]。 半人马名义撞击质量为2,305千克(5,081磅),撞击速度约为9,000千米/小时(5,600英里/小时),[8] [9]释放了引爆约2吨TNT(8.86 GJ)的动能当量, 。 LCROSS在8月22日遭受了故障,耗尽了其一半的燃料,并且在航天器上留下了极少的燃料余量[10]。 2009年10月9日,世界标准时间11:31,半人马赛成功举行。牧羊人航天器通过半人马座的弹射羽流,收集并传输数据,在UTC时间11:37分钟后影响6分钟。 与当时的媒体报道相反,无论是用肉眼还是望远镜都无法从地球上看到其影响和尘埃云。 LCROSS是LRO的一项快速,低成本的伴侣任务。在美国航空航天局将LRO从Delta II移动到更大的运载火箭后,LCROSS有效载荷被增加了。它是从其他19个提案中选出来的。[12] LCROSS的任务是献给晚期美国广播公司Walter Cronkite。[8] LCROSS于2009年6月18日21:32 UTC(美国东部时间17:32)与LRO一起从佛罗里达州卡纳维拉尔角的Atlas V火箭上发射。 6月23日,发射后的四天半,LCROSS及其附属的半人马座助推火箭成功完成了月球摆动,并进入极地地球轨道,历时37天,定位LCROSS以影响月球极[13] [ 14] 2009年8月22日清晨,LCROSS地面控制器发现传感器问题引起的异常现象,导致航天器燃烧了140公斤(309磅)燃料,超过当时剩余的一半燃料。根据LCROSS项目经理Dan Andrews的说法,“我们现在的估计是,如果我们完成基本的任务,意味着完成我们必须完成的任务,完成任务的成功,我们仍然在推进剂上的黑色,但不是很多。“[10] 2009年10月9日发生大约三次轨道后,月球在半个月后在11:31 UTC和Shepherding Spacecraft坠毁,坠入月球[15]。特派团团队最初宣布Cabeus A将成为LCROSS双重撞击的目标火山口[16],但稍后将目标完善为更大的主要Cabeus火山口[17]。 在其最后进入月球的过程中,牧羊人航天器和半人马在2009年10月9日凌晨1点50分隔开。[18]半人马的上部舞台起到了重型冲击器的作用,创造出在月球表面上升起的碎片羽流。在半人马座上层冲击四分钟后,牧羊人飞船通过这个碎片羽流,收集并传回数据回到地球,然后撞击月球表面产生第二个碎屑羽流。撞击速度预计为9,000公里/小时(5,600英里/小时)或2.5公里/秒。[19] 半人马的影响预计会挖掘超过350公吨(390短吨)的月球材料,并产生一个直径约20米(65英尺)的陨石坑,深度约4米(13英尺)。 Shepherding Spacecraft的影响预计会挖掘约150吨(170短吨),并产生直径14米(46英尺)的火山口,深度约2米(6英尺)。预计半人马碎片羽流中的大部分物质将保持在10公里(6英里)​​以下的(月球)高度。 希望能够对产生的冲击羽流进行光谱分析,有助于确认克莱门汀和月球探矿者的初步发现,暗示在永久阴影区域可能存在水冰。特派团科学家预计,通过孔径小至25至30厘米(10至12英寸)的业余级望远镜,可以看到半人马撞击羽流。但这种业余望远镜没有观察到羽流。即使是世界级的望远镜,如配备自适应光学镜头的海尔望远镜,也没有探测到羽流。羽流可能仍然发生,但规模小,从地球上看不到。这两种影响还受地球观测站和轨道资产(如哈勃太空望远镜)的监测。 据说LCROSS是否会找到水已被认为对美国政府是否追求建立月球基地具有影响。[20] 2009年11月13日,美国国家航空航天局证实,半人马撞击火山口后发现水。[5] LCROSS任务利用了用于将LRO附加到半人马座上级火箭上的演化消耗型运载火箭(EELV)次级有效载荷适配器(ESPA)环的结构能力[21]。安装在ESPA外部的是六个面板,用于装载宇宙飞船的科学有效载荷,指挥和控制系统,通信设备,电池和太阳能电池板,在该环内安装一个小型单组元推进剂系统,并附有两个S Band全向天线和两个中等增益天线,这些任务严格的时间安排,质量和预算约束对美国宇航局埃姆斯研究中心(ARC)和诺斯罗普·格鲁曼公司的工程团队构成了艰巨的挑战。他们的创造性思维导致了ESPA环的独特使用以及其他航天器部件的创新采购。通常,ESPA环被用作一个平台来容纳六个小型可部署卫星;对于LCROSS来说,它成为该卫星的骨干,这是该环的第一个。 LCROSS还利用了商业上可用的仪器,并使用了LRO上使用的许多已经飞行验证的组件。[需要的引证] LCROSS由美国国家航空航天局的ARC管理,由诺斯罗普·格鲁曼公司建造,LCROSS初步设计审查于2006年9月8日完成.LCROSS任务于2007年2月2日通过了其“任务确认审查”[22]及其关键设计审查[23]在埃姆斯组装和测试后,由Ecliptic Enterprises Corporation [24]提供的仪器有效载荷于2008年1月14日运往诺斯罗普·格鲁曼公司,用于与航天器整合[25]。LCROSS 2009年2月12日通过审查。 由美国宇航局的ARC提供的LCROSS科学仪器有效载荷共包括九种仪器:一种可见,两种近红外和两种中红外相机,一种可见光和两种近红外光谱仪以及一种光度计。处理单元(DHU)收集来自每台仪器的信息,并将其传输回LCROSS Mission Control。由于时间安排和预算限制,LCROSS利用了坚固耐用的商用组件,个别仪器经历了严格的测试周期,模拟发射和飞行条件,识别设计缺陷以及在太空中使用的必要修改,此时制造商可以修改其设计[1]。 影响并不像预期的那样在视觉上突出。项目经理丹·安德鲁斯相信这是由于爆炸前的模拟会夸大羽流的显着位置。[由于数据带宽的问题,曝光时间很短,这使羽流难以在图像中看到可见光谱,因此需要进行图像处理以提高清晰度,红外摄像机也捕获了助推器影响的热特征[26]。 2009年11月13日,美国国家航空航天局报告说,多条证据表明,高角度蒸汽羽流和LCROSS半人马撞击所形成的喷射幕都存在水。截至2009年11月[更新],水和其他物质的浓度和分布需要更多的分析[5]。另外的确认来自紫外线光谱中的发射,该发射归因于羟基碎片,这是由阳光分解水产生的产物[5]。对光谱的分析表明,合理估计冷冻风化层中水的浓度约为1%[27]。来自其他特派团的证据表明,这可能是一个相对干燥的地方,因为相对纯净的冰层沉积物会出现在其他陨石坑中[28]。后来,更确定的分析发现水的浓度为“5.6±2.9质量%”。[29] LCROSS因其技术,管理和科学成就而获得无数奖项。
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