尋找核能發(fā)電的原料——氦3，是人類探月的一項(xiàng)重要目標(biāo)。但月球上究竟有多少氦3至今眾說(shuō)紛紜。根據(jù)阿波羅號(hào)帶回的樣品，美國(guó)科學(xué)家分析認(rèn)為，月球上氦3資源量在100萬(wàn)噸～500萬(wàn)噸之間，評(píng)估跨度很大，究竟是靠近100萬(wàn)噸還是500萬(wàn)噸？
近日，中國(guó)繞月探測(cè)工程副總設(shè)計(jì)師、中國(guó)工程院院士姜景山在2009探月與地學(xué)科學(xué)研討會(huì)上向《科學(xué)時(shí)報(bào)》記者透露，根據(jù)搭載在嫦娥一號(hào)衛(wèi)星上的微波探測(cè)儀傳回的數(shù)據(jù)，我國(guó)科學(xué)家已成功繪制出全球第一幅“微波月亮”圖，并利用實(shí)際探測(cè)數(shù)據(jù)反演出月球土壤層的平均厚度為5～6米，而氦3資源量更靠近100萬(wàn)噸，而非500萬(wàn)噸。
氦3是一種高效安全的核聚變發(fā)電燃料，10噸氦3就能滿足我國(guó)1年的能源需求。但氦3在地球上的蘊(yùn)藏量很少，目前人類已知的容易取用的氦3僅有500千克左右。而月球地殼淺層內(nèi)蘊(yùn)含的上百萬(wàn)噸氦3足夠地球人使用上萬(wàn)年。
據(jù)悉，在嫦娥一號(hào)衛(wèi)星微波探測(cè)儀繞月之前，國(guó)際上還沒(méi)有從月球軌道對(duì)全月球進(jìn)行微波探測(cè)的活動(dòng)。一些諸如月壤厚度、氦3資源量分布的研究多是依靠美國(guó)“阿波羅號(hào)”和蘇聯(lián)“月球號(hào)”探測(cè)器在落月點(diǎn)取樣的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，加上其他手段分析延伸而來(lái)，因此結(jié)果存在相當(dāng)大的不確定性甚至是偏差。而由中科院空間中心姜景山院士提出的這一探測(cè)計(jì)劃從月球軌道上利用微波探測(cè)儀實(shí)際測(cè)量了全月的土壤厚度分布，在國(guó)際上首次獲取了全月微波亮溫分布數(shù)據(jù)，創(chuàng)建了“微波月亮”。
月球的微波亮溫?cái)?shù)據(jù)是反映月表溫度、成分等因素的綜合指標(biāo)，反映了月球表面的物理特性、內(nèi)部過(guò)程和月球外部各種因素對(duì)月球的影響。姜景山說(shuō)，月球沒(méi)有大氣層，是一顆完全暴露在太空中的天體，幾十億年以來(lái)，其自身內(nèi)部能量、結(jié)構(gòu)發(fā)生了重要變化，其地質(zhì)時(shí)鐘幾乎停留在幾十億年前；而宇宙線、太陽(yáng)風(fēng)等外部影響也在月球上留下了很多痕跡。這些內(nèi)、外作用與變化很多都可以在亮溫異常中反映出來(lái)。因此，“微波月亮”的提出有助于了解月球起源及演變、宇宙起源的相關(guān)問(wèn)題。姜景山透露，他的研究小組正在研究一些有代表性特征撞擊坑的微波特征。
據(jù)了解，在中國(guó)的“嫦娥一號(hào)”繞月飛行前，在利用電磁波進(jìn)行月球探測(cè)中，可見(jiàn)光和紅外技術(shù)是主要手段，國(guó)際上已建立了“可見(jiàn)月亮”（Visible Moon）和“紅外月亮”（Infrared Moon）的數(shù)據(jù)資源，唯獨(dú)缺少“微波月亮”。而紅外、可見(jiàn)光主要針對(duì)表面探測(cè)，微波由于波長(zhǎng)較長(zhǎng)，可以深入厚度，進(jìn)行次表層探測(cè)、厚度探測(cè)、撞擊坑結(jié)構(gòu)探測(cè)等研究。
據(jù)介紹，儀器發(fā)射升空之后由于時(shí)間較長(zhǎng)，儀器本身的參量會(huì)發(fā)生一定變化。因此在在軌定標(biāo)中，亮溫基準(zhǔn)的選取對(duì)獲取高精度微波亮溫進(jìn)而測(cè)量月壤厚度等很關(guān)鍵。由于這是國(guó)際上第一次從月球軌道上進(jìn)行的全月微波探測(cè)，該項(xiàng)研究在在軌定標(biāo)中首次關(guān)注了定標(biāo)天線指向不同背景對(duì)結(jié)果的影響。姜景山指出，以往從地球軌道進(jìn)行的探測(cè)在定標(biāo)過(guò)程中固定地把2.7K作為宇宙背景的標(biāo)準(zhǔn)。但他的研究小組發(fā)現(xiàn)，當(dāng)定標(biāo)天線在繞月過(guò)程中指向不同星座、太陽(yáng)、地球、月球本身時(shí)，其天線輸入溫度差異很大，如果簡(jiǎn)單把冷空溫度定為一個(gè)固定值將產(chǎn)生很大的誤差。因此，研究組首次在冷空定標(biāo)中，對(duì)定標(biāo)天線指向的影響作了很細(xì)致的分析，從而獲取了較為精確的月球亮溫?cái)?shù)據(jù)，構(gòu)造出了更接近于自然真實(shí)的“微波月亮”。
據(jù)悉，姜景山研究小組據(jù)此還對(duì)國(guó)際上以往的有些研究結(jié)果提出了不同的看法，在月球背面的研究中，發(fā)現(xiàn)了值得深入研究的現(xiàn)象。
|
