月球上的手电筒？这不是玩笑，只不过可能是冰起了照明作用

　　未来在月球上的宇航员将需要水，现在美国宇航局设计了一种新的立方体星飞船，它使用激光束在月球陨石坑中寻找冰。

　　

　　艺术家创作的“月球手电筒”概念图。如图所示，月球手电筒在月球南极附近的无底陨石坑中寻找冰块。（图片来源NASA）

　　NASA正在继续推进其Artemis项目。该项目计划在2024年前将第一位女宇航员和第二位男宇航员送上月球南极。当人类这次重返月球时，大概率会比地球上的阿波罗同行待得更久。1960年代末和70年代初。在阿波罗任务期间，这个记录大约是75个小时。

　　

　　为了实现未来长期留在月球上的想法，月球宇航员可能会使用一些从月球本身获取的自然资源，尤其是月球两极的深影陨石坑，据说存在于2018年的水冰。这种冰可以融化和净化以提供饮用水；它可以用作火箭燃料。IntotheMoonTorch——一颗公文包大小的卫星，也称为立方体卫星——预计将于2021年发射，其特定任务是探测月球阴影陨石坑中自然形成的表面冰。

　　

　　在今年4月的IEEE航空航天和电子期刊系统中，美国宇航局喷气推进实验室(JPL)发表了一篇新的同行评审论文，详细介绍了这项最新的月球手电筒技术。

　　

　　2018年，科学家们发现了月球表面存在水冰的确凿证据。美国宇航局月球矿物学探测器发回的照片显示了月球南极（左图）和北极（右图）的水冰分布。图中零星的蓝色区域代表水冰的位置。与月球表面的温度相对应（深灰色区域较冷，浅灰色区域较暖），水冰集中在陨石坑最黑暗和最冷的区域。（图片来自美国宇航局）

　　

　　基本上，月球手电筒的工作原理就像聚光灯，用近红外激光束扫描表面并在月球表面闪烁，以帮助科学家寻找月球南极附近的冰.“在月球上最冷和最黑暗的陨石坑里放冰是个好主意，但之前的测量却有些模糊和不精确。

　　科学上没关系，但如果我们打算派宇航员去那里挖冰喝水它，我们必须确保它是真实的。

　　

　　月球手电筒任务简介和时间表。图片来自Cohen等人。

　　

　　商业定制月球手电筒组件。图片来自Cohen等人。

　　从上图：

　　LunarFlashlight是一颗非常小的卫星（大约5x10x14英寸，或12x24x36厘米），由JPL开发和管理，将在南极使用月球区域性地寻找水冰并绘制其分布图。它将向NASA展示绿色推进和主动激光光谱等技术，并将展示在立方星形状因子中进行行星科学的能力。月球火炬于2014年被美国宇航局的高级探索系统(AES)计划选中……它将成为目前计划于2020年在阿耳emi弥斯1号上发射的13个次级有效载荷之一。

　　

　　绕地球运行的航天器发现了水冰的存在，月球手电筒可以精确定位水冰的确切位置，让长期在月球上的宇航员能够开采它供自己使用。这将是首次使用激光探测水冰的太空任务。“像月球火炬这样成本更低的高科技任务填补了我们的知识空白，并帮助我们为NASA的长期月球任务做好准备，”JPL月球火炬计划主任约翰贝克说。它还可以测试未来探索任务所需的关键技术。”

　　由于月球上几乎没有空气，这将导致月球表面在阳光下非常热，而在黑暗中，其表面温度会非常高。它变得非常冷，特别是在那些永久处于两极阴影中的陨石坑。在那些寒冷的地方，水冰分子可以在表面积累并保持稳定。科恩解释说：

　　“太阳光线绕着火山口的地平线移动，但永远不会照进火山口。因为在这些陨石坑里太冷了，水冰分子永远无法获得足够的能量来逃逸，所以它们被困住了并在数十亿年的时间里堆积起来。”

　　

　　艺术家从上方看到的月球手电筒的插图。图片来源NASA/CaltechJetPropulsionLaboratory

　　对于宇航员来说，未来如果想长期留在月球执行任务，甚至永久留在月球基地，那么利用月球本身的资源就非常重要了重要且必要，因为不断地将水从地球输送到月球是非常昂贵且不现实的，因此使用月球自身的冰作为水资源非常有意义。

　　月球手电筒将发射激光束进入其中一些已知或怀疑有冰的陨石坑（或陨石坑）。这项工作将至少持续两个月，并将非常准确地绘制出这些冰层的位置。

　　

　　那么你如何使用月球手电筒来识别

　　CubeSat探测器有四束激光反射计，它结合了分光光度法，使用被水冰吸收的近红外波长的激光束，但裸露的岩石只是将它们反射回探测器。如果陨石坑对近红外波长有大量吸收，那将是大量冰沉积的证据。这些发现可以与之前在月球上发现冰的其他轨道飞行器的发现进行比较。“我们可以将月球手电筒数据与我们从其他月球轨道任务获得的大量数据进行比较，看看水冰的特征是否存在相关性，从而为我们提供地表冰分布的全球图片，”科恩说.看法。月球火炬也将是第一个使用“绿色能源”推进的行星立方体卫星任务，这种推进剂比大多数航天器使用的肼毒性更小、更安全。

　　月球上的冰现象听起来很奇怪，但对科学家来说并不奇怪。小行星和彗星也有水冰。信使号宇宙飞船甚至在2012年发现，与离太阳更远的月球相比，水星两极附近存在冰。

　　Artemis--1运载火箭还有另外两项任务，将与月球火炬相辅相成。Lunaricecube和Lunah-map将进行额外的测量，以在月球南极寻找更多的冰和氢。这三个任务相互协调。他寻找水和冰，这是人类出现之前的自然条件。

　　像月球手电筒这样的任务，不仅可以帮助美国宇航局宇航员继续探索月球，还可以帮助我们在宇宙中最近的邻居月球长期生存。

　　底线：美国宇航局设计了一种新的立方体卫星航天器，月球手电筒——它使用激光束探测月球上