美40年前送上月球鐵鏟將解月面挖掘難題

　　新浪科技訊北京時(shí)間6月26日消息，據(jù)美國(guó)宇航局網(wǎng)站報(bào)道，1969年11月，阿波羅12號(hào)登月宇航員從月球帶回了一把鏟子，這是從先前著陸在月球的探測(cè)器上取下的。在返回地球近40年后，這把鏟子或許將幫助美國(guó)科學(xué)家，解決“重返月球”計(jì)劃中涉及的在月球挖掘取土的難題。

　　阿波羅宇航員從月球帶回小鏟子

　　1969年11月，當(dāng)宇航員皮特·康拉德和阿蘭·彼恩走出“阿波羅12”號(hào)登月艙時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)在距離他們幾步之遙的一個(gè)小隕石坑的邊緣，1967年4月發(fā)射的一艘美國(guó)無(wú)人飛船“勘測(cè)者3”號(hào)就停在那里。將“阿波羅12”號(hào)的降落地點(diǎn)選在“勘測(cè)者3”號(hào)附近，是經(jīng)過(guò)精心研究后的決定。“勘測(cè)者3”號(hào)這顆小著陸器在2年半的時(shí)間里經(jīng)受著月球上各種惡劣環(huán)境：令人難以忍受的真空、強(qiáng)烈的宇宙射線、隕石轟擊、極端溫差。返回地球后，美國(guó)宇航局的工程師希望弄清楚制造飛船用的金屬、玻璃和其他材料如何能忍受這種惡劣環(huán)境的“折磨”。直接檢查“勘測(cè)者3”號(hào)似乎是找到答案的一個(gè)好途徑。

　　彼恩和康拉德在執(zhí)行第二次持續(xù)4個(gè)小時(shí)的出艙行走期間，他們走到“勘測(cè)者3”附近，給它拍了大量照片，并進(jìn)行了仔細(xì)測(cè)量，然后開始剪掉這艘飛船上面的部分金屬殼電子管和電纜線，收回了一部照相機(jī)。他們從“勘測(cè)者3”號(hào)上摘下的最后一樣?xùn)|西是它的可延長(zhǎng)臂末端的一把小鏟子，這條機(jī)械臂曾挖掘月球干燥的塵土和沙礫，并對(duì)月球土壤進(jìn)行機(jī)械計(jì)量。

　　小鏟子隱藏月球挖掘的秘密

　　科學(xué)家對(duì)被帶回地球的這個(gè)小鏟子、照相機(jī)和其他人造物品進(jìn)行分析后，將它們保存起來(lái)。在隨后40年的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，約翰遜宇航中心擁有的這把小鏟子開始長(zhǎng)期借給堪薩斯州的一個(gè)太空博物館展出。這樣平靜地過(guò)了很多年后，最近美國(guó)宇航局格倫研究中心(GRC)的研究員意識(shí)到這把小鏟子的身上可能隱藏著一個(gè)重大謎團(tuán)，即在月球上實(shí)施挖掘的秘密。

　　美國(guó)宇航局準(zhǔn)備重返月球，在上面修建一個(gè)前哨基地，這個(gè)過(guò)程很難避免要進(jìn)行一些挖掘工作。巖石和灰塵眾多的月球土壤或稱“風(fēng)化層”內(nèi)包含很多人類生存所需的天然資源。例如，大量氧氣被禁錮在普通的月球巖石內(nèi)；在極地，凍結(jié)水沉積物或許就在隕石坑陰影處的土壤下面。要得到這些東西只需要進(jìn)行小規(guī)模挖掘即可。

　　月面挖掘非易事

　　但是如何進(jìn)行挖掘？月球風(fēng)化層并不像地球土壤。在地球上，生物和氣象影響導(dǎo)致我們腳下的沙子成形。陸地土壤潮濕、經(jīng)風(fēng)吹雨打變成圓形，各地的情況大同小異。然而，月球風(fēng)化層是干燥的、像玻璃的物質(zhì)，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)年的隕石轟擊，被撞擊成塵埃碎片。在陸地上使用的鐵鍬(或鏟子)對(duì)它很難起作用。格倫研究中心“現(xiàn)地資源利用(ISRU)”風(fēng)化層特征科研組領(lǐng)導(dǎo)者艾倫·威爾金森說(shuō)：“要設(shè)計(jì)月球挖掘工具，我們必須預(yù)知在月球風(fēng)化層中移動(dòng)鏟子或其他工具需要用多大氣力。”

　　“勘測(cè)者3”號(hào)和一艘姐妹飛船“勘測(cè)者7”號(hào)確實(shí)對(duì)月球土壤進(jìn)行了挖掘，測(cè)量了在挖掘、擠壓和刮掉表層土?xí)r，它們的驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)需要付出多大努力。為了在40多年后弄清楚那些測(cè)量數(shù)據(jù)，威爾金森的科研小組必須知道“勘測(cè)者”號(hào)的鏟子的尺寸。但是不幸的是，他們獲悉鏟子的設(shè)計(jì)圖已經(jīng)丟失。只有僅存的一把鏟子能提供相關(guān)答案。于是威爾金森與2007年4月前往堪薩斯州哈金森，向堪薩斯州宇宙中心借“勘測(cè)者3”號(hào)的這把鏟子，以便進(jìn)行更具體的測(cè)量。

　　復(fù)制小鐵鏟進(jìn)行模擬挖掘

　　然而結(jié)果證明測(cè)量這把鏟子并不是件輕而易舉的事情。你不能用尺子測(cè)量后直接讀出數(shù)據(jù)，事實(shí)上你根本無(wú)法接觸到這把鏟子，因?yàn)?ldquo;勘測(cè)者3”號(hào)的鏟子被放在一個(gè)三角形密封容器內(nèi)，美國(guó)宇航局館長(zhǎng)不希望將鏟子從容器中取出來(lái)，因?yàn)榻佑|空氣會(huì)降低這個(gè)獨(dú)特的人造物品的歷史真實(shí)性。

　　為此格倫研究中心的這個(gè)科研組從肯尼迪太空中心借來(lái)照相測(cè)量?jī)x。阿古伊進(jìn)行評(píng)論說(shuō)：“照相測(cè)量法非常好。我們將鏟子的測(cè)量結(jié)果精確到0.030或0.040英寸(大約1毫米)。”他們根據(jù)測(cè)量結(jié)果制作了一把復(fù)制品，現(xiàn)在他們正利用這個(gè)復(fù)制品挖掘仿真月球風(fēng)化層。他說(shuō)：“現(xiàn)在正在測(cè)量挖掘阻力。”這把復(fù)制的鏟子插進(jìn)裝滿JSC-1a(人造月球塵埃，性質(zhì)與月球風(fēng)化層非常接近)的矩形“沙床”內(nèi)，同時(shí)電腦在監(jiān)控它承受的阻力。“我們的科研組發(fā)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果顯然與‘勘測(cè)者7’號(hào)從月球上獲得的數(shù)據(jù)非常接近，為此他們感到非常開心。”

　　這個(gè)試驗(yàn)床設(shè)置好后，該科研小組將繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，以便不斷完善鏟子的設(shè)計(jì)方案，并改進(jìn)月球土壤的力學(xué)理論。阿古伊說(shuō)：“獲得‘勘測(cè)者’號(hào)的這個(gè)復(fù)制品確實(shí)產(chǎn)生了很大不同。”在月球上如何實(shí)施挖掘的謎底將被揭開。