月球水成像仪与美国宇航局的月球开拓者集成

2022 年 12 月，工程师在科罗拉多州利特尔顿洛克希德马丁航天公司的洁净室中，为 NASA 的月球开拓者航天器研究 JPL 开发的高分辨率挥发物和矿物月球测绘仪 （HVM⊃3;）。学分：洛克希德马丁空间

月球开拓者是美国宇航局在加利福尼亚州帕萨迪纳的加州理工学院领导的了解月球水和月球水循环的任务，距离明年发射又近了一步。本月早些时候，该机构位于南加州的喷气推进实验室向科罗拉多州的洛克希德马丁太空公司交付了一台关键的科学仪器，团队将其与小型卫星或SmallSat集成在一起。

该仪器称为高分辨率挥发物和矿物月球测绘仪（HVM3），是月球开拓者号上的两个仪器之一。HVM3将探测和绘制月球表面的水，以确定其丰度，位置，形式以及它如何随时间变化。这些信息将提供有关月球水循环的数据，并有助于告知未来的人类任务，了解在哪里可以找到水供应并作为资源提取。

“HVM3的校准和集成是一个重要的里程碑，因为经过三年的努力，团队交付了我们的关键科学仪器。这是一个非常激动人心的时刻，“JPL系统工程师兼HVM3仪器经理Walton Williamson说。

另一台仪器，月球热测绘仪红外多光谱成像仪，正在由英国牛津大学开发，计划于2023年初交付和集成。

精致的灵敏度

月球开拓者号于2019年被美国宇航局的行星探索小型创新任务（SIMPLEx）计划选中，其太阳能电池板完全部署时仅宽11.5英尺（3.5米），但是一艘具有深远目标的紧凑型航天器。

高分辨率挥发物和矿物月球测绘仪（HVM⊃3;）的侧面被视为仪器在洁净室中被打开。JPL开发的成像光谱仪后来与美国宇航局的月球开拓者航天器集成在一起。学分：洛克希德马丁空间

虽然过去的观测证实月球表面有水，但对其分布或形式知之甚少。成像光谱仪HVM3将通过绘制月球景观上不同形式的水的光谱指纹或反射太阳光的波长来填补这一知识空白，以制作高分辨率地图。

例如，水分子可能被锁定在月球岩石和风化层（破碎的岩石和尘埃）中，它们可能会像冷阴影中的霜一样短暂地沉淀。当太阳在月球白天穿过天空时，阴影也会移动，将这些水分子循环到月球的外逸层，并将它们运送到其他寒冷的地方，在那里它们可以再次以霜冻的形式定居。最有可能容纳大量水冰的位置是月球两极的永久阴影陨石坑，这是科学和探索的关键目标。

为了区分这些不同形式的水，它们如何移动以及它们的位置，HVM3有两个关键特征使其与其他光谱仪区分开来。首先是它能够检测各种红外波长，这些波长很容易被不同形式的水吸收。第二个是它对这些波长的敏感性：HVM3被设计为对低照明水平敏感，这对于揭示月球最黑暗的陨石坑中可能发现的水至关重要。

“测量月球表面的永久阴影区域将是任务中最具挑战性的部分，”JPL高级研究科学家兼HVM3仪器科学家David R. Thompson说。“为了观察那些亿万年没有看到阳光的陨石坑地板上的任何冰，我们将使用从邻近的太阳照亮的陨石坑墙壁散射的光。

HVM⊃3; 仪器于 2022 年 12 月初安装在 JPL 洁净室中。该仪器在JPL建造，然后运往科罗拉多州的洛克希德马丁太空公司，与美国宇航局的月球开拓者航天器集成。学分：NASA/JPL-加州理工学院

汤普森将此比作篮球中的银行投篮，当一名球员投篮从篮板反弹到篮筐时。太阳光子 - 光的量子粒子 - 从陨石坑的阳光照射的斜坡上反弹或散射，并被重定向到永久阴影的陨石坑底部。这种光可以比直接太阳照明暗一千倍以上，需要精湛的仪器灵敏度。

HVM3将寻找水，月球热测绘仪将详细说明月球表面的温度特性。它们将共同为科学家提供更深入的了解，了解表面温度如何影响月球上水的分布。

“这项任务是量身定制的，通过绘制月球水的分布来解开月球水的持久奥秘，同时也帮助我们了解它是否被锁定在月球物质中或将表面覆盖为冷点的冰，”加州理工学院月球开拓者首席研究员Bethany Ehlmann说。“我为开拓者团队完成仪器交付的这一重要里程碑感到无比自豪。现在，随着我们即将发布，我们专注于下一阶段。

原标题：《月球水成像仪与美国宇航局的月球开拓者集成》

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