美40年前送上月球鐵鏟將解月面挖掘難題

　　新浪科技訊北京時間6月26日消息，據(jù)美國宇航局網(wǎng)站報道，1969年11月，阿波羅12號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科學(xué)家，解決“重返月球”計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”號登月艙時，他們發(fā)現(xiàn)在距離他們幾步之遙的一個小隕石坑的邊緣，1967年4月發(fā)射的一艘美國無人飛船“勘測者3”號就停在那里。將“阿波羅12”號的降落地點(diǎn)選在“勘測者3”號附近，是經(jīng)過精心研究后的決定。“勘測者3”號這顆小著陸器在2年半的時間里經(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“勘測者3”號似乎是找到答案的一個好途徑。

　　彼恩和康拉德在執(zhí)行第二次持續(xù)4個小時的出艙行走期間，他們走到“勘測者3”附近，給它拍了大量照片，并進(jìn)行了仔細(xì)測量，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“勘測者3”號上摘下的最后一樣?xùn)|西是它的可延長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，并對月球土壤進(jìn)行機(jī)械計量。

　　小鏟子隱藏月球挖掘的秘密

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

　　美國宇航局準(zhǔn)備重返月球，在上面修建一個前哨基地，這個過程很難避免要進(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)過無數(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：“要設(shè)計月球挖掘工具，我們必須預(yù)知在月球風(fēng)化層中移動鏟子或其他工具需要用多大氣力。”

　　“勘測者3”號和一艘姐妹飛船“勘測者7”號確實(shí)對月球土壤進(jìn)行了挖掘，測量了在挖掘、擠壓和刮掉表層土?xí)r，它們的驅(qū)動發(fā)動機(jī)需要付出多大努力。為了在40多年后弄清楚那些測量數(shù)據(jù)，威爾金森的科研小組必須知道“勘測者”號的鏟子的尺寸。但是不幸的是，他們獲悉鏟子的設(shè)計圖已經(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“勘測者3”號的這把鏟子，以便進(jìn)行更具體的測量。

　　復(fù)制小鐵鏟進(jìn)行模擬挖掘

　　然而結(jié)果證明測量這把鏟子并不是件輕而易舉的事情。你不能用尺子測量后直接讀出數(shù)據(jù)，事實(shí)上你根本無法接觸到這把鏟子，因為“勘測者3”號的鏟子被放在一個三角形密封容器內(nèi)，美國宇航局館長不希望將鏟子從容器中取出來，因為接觸空氣會降低這個獨(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科研組從肯尼迪太空中心借來照相測量儀。阿古伊進(jìn)行評論說：“照相測量法非常好。我們將鏟子的測量結(jié)果精確到0.030或0.040英寸(大約1毫米)。”他們根據(jù)測量結(jié)果制作了一把復(fù)制品，現(xiàn)在他們正利用這個復(fù)制品挖掘仿真月球風(fēng)化層。他說：“現(xiàn)在正在測量挖掘阻力。”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)，同時電腦在監(jiān)控它承受的阻力。“我們的科研組發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果顯然與‘勘測者7’號從月球上獲得的數(shù)據(jù)非常接近，為此他們感到非常開心。”

　　這個試驗床設(shè)置好后，該科研小組將繼續(xù)進(jìn)行試驗，以便不斷完善鏟子的設(shè)計方案，并改進(jìn)月球土壤的力學(xué)理論。阿古伊說：“獲得‘勘測者’號的這個復(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。