美国宇航局的月球手电筒准备寻找月球的水冰

这项小型卫星任务定于 11 月发射，将使用激光在月球南极最黑暗的陨石坑内寻找水冰。

月球的两极为人类探险者提供了一个诱人的机会：那里可能有水冰库，可以作为饮用水净化，转化为可呼吸的氧气，并被宇航员用作燃料。这些水库位于永久阴影的陨石坑内——太阳永远不会从陨石坑边缘升起的区域。

众所周知，月球风化层（破碎的岩石和尘埃）下方存在水冰，但科学家们尚不清楚地表冰霜是否覆盖了这些寒冷陨石坑内的地面。为了找出答案，NASA 正在发送月球手电筒，这是一颗不比公文包大的小型卫星（或 SmallSat）。在月球南极低空俯冲，它将使用激光照亮这些黑暗的陨石坑——就像一个探矿者通过将手电筒照射到洞穴中寻找隐藏的宝藏一样。该任务将于 11 月中旬搭乘 SpaceX 猎鹰 9 号火箭发射。

“这次发射将使卫星进入一个大约需要三个月才能到达其科学轨道的轨道，”美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室的任务项目经理约翰贝克说。“然后月球手电筒将尝试在月球表面其他人无法看到的地方寻找水冰。”

本月早些时候，月球手电筒在被集成到其分配器中之前，该分配器将在发射后将小型卫星从 SpaceX Falcon 9 火箭中弹出，在位于阿拉巴马州亨茨维尔的美国宇航局马歇尔太空飞行中心使用“绿色”推进剂作为燃料。

学分：美国国家航空航天局

省油的轨道

发射后，任务导航员将引导航天器飞越月球。然后它会被地球和太阳的引力缓慢地拉回，然后它会进入一个宽阔的、环形的、科学收集的轨道。这条近乎直线的光环轨道将把它带到距离月球最远点 42,000 英里（70,000 公里）的地方，在最接近的地方，卫星将掠过月球表面，距离月球上方 9 英里（15 公里）。月球南极。

SmallSats 携带有限数量的推进剂，因此燃料密集型轨道是不可能的。与传统轨道相比，近乎直线的光环轨道需要的燃料要少得多，而月球手电筒将是美国宇航局使用这种轨道的第二个任务。第一个是 NASA 的 Cislunar 自主定位系统技术操作和导航实验 ( CAPSTONE ) 任务，该任务将于11 月 13 日抵达其轨道，最接近月球北极。

月球手电筒的芭芭拉·科恩说：“这个轨道的原因是能够足够接近月球手电筒可以发射激光并从表面获得良好的返回，但也要有一个稳定的轨道，消耗很少的燃料。”美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的首席研究员。

10 月初在这里展示的月球手电筒在马歇尔太空飞行中心的洁净室中进行了加油活动和最终测试，然后在 11 月初打包运往佛罗里达州卡纳维拉尔角太空部队站。

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作为技术示范，月球手电筒将成为第一个使用新型“绿色”推进剂的行星际飞船，这种推进剂比常用的太空推进剂如联氨更安全。这种由空军研究实验室开发并在之前的 NASA 技术演示任务中进行测试的新型推进剂通过催化剂燃烧，而不需要单独的氧化剂。这就是为什么它被称为单推进剂。该卫星的推进系统由位于阿拉巴马州亨茨维尔的美国宇航局马歇尔太空飞行中心开发和建造，并得到亚特兰大佐治亚理工学院的集成支持。

月球手电筒也将是第一个使用四激光反射仪在月球上寻找水冰的任务。反射计通过使用容易被水吸收的近红外波长来识别表面上的冰。如果激光击中裸露的岩石，它们的光会反射回航天器，表明没有冰。但如果光被吸收，就意味着这些黑暗的口袋确实含有冰。吸收越大，表面上的冰就越多。

这张插图显示了美国宇航局在月球上的月球手电筒。SmallSat 任务将有一个非常细长的轨道，将其带到月球南极上方 9 英里（15 公里）的范围内，以在月球最黑暗的陨石坑中寻找水冰。

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月球水循环

人们认为水分子来自撞击月球表面的彗星和小行星物质，以及太阳风与月球风化层的相互作用。随着时间的推移，这些分子可能在“冷阱”内积聚为一层冰。

“我们将首次在永久阴影区域进行明确的地表水冰测量，”科恩说。“我们将能够将月球手电筒的观测结果与其他月球任务相关联，以了解水的范围有多大，以及它是否可以被未来的探险者用作资源。”

科恩和她的科学团队希望月球手电筒收集的数据可用于了解挥发性分子（如水）如何从一个位置循环到另一个位置以及它们可能在哪里积聚，从而在这些冷阱中形成一层冰。

“对于月球探索来说，这是一个激动人心的时刻。月球手电筒的发射，以及阿尔忒弥斯一号上的许多小型卫星任务，可能为科学发现奠定基础，并支持未来的月球表面任务，”美国宇航局艾姆斯研究中心小型航天器技术项目经理罗杰亨特说在加利福尼亚的硅谷。

更多关于使命

10 月，月球手电筒在位于阿拉巴马州亨茨维尔的美国宇航局马歇尔太空飞行中心提供燃料，并计划于 11 月 9 日至 15 日在佛罗里达州卡纳维拉尔角太空部队站搭乘 SpaceX 猎鹰 9 号火箭发射，搭载日本 Hakuto-R 着陆器和阿拉伯联合酋长国的 Rashid 1 漫游车。该任务与 Maverick Space Systems 合作提供发射集成服务。

NASA 的小型企业创新研究计划资助了小型企业的组件开发，包括 Plasma Processes Inc. (Rubicon) 用于推进器开发，Flight Works 用于泵开发，以及 Beehive Aerospace（前身为 Volunteer Aerospace）用于特定 3D 打印组件。空军研究实验室还为月球手电筒推进系统的开发做出了财政贡献。

月球手电筒将由乔治亚理工学院操作，包括研究生和本科生。该任务由美国宇航局空间技术任务理事会内的小型航天器技术计划资助。