在月球表面下存在着大量H₂O冰的新证据，将给美国和日本定于1998年初发射的两项新的非载人月球航行任务增添了重要性。这些信息有可能使利用月球资源以供人类在月面上从事新作业的计划注入新的活力。

定于1997年9月24日发射的美国航空航天局“月球勘探者”专门用来查找在月球上是否有水的证据。它的资料对于帮助论证国防部“克莱门汀”航天器提供的证据是尤其重要的，该证据指出：在月球南极附近的1个深陨石坑里，可能有大量H₂O冰，其面积像1个小湖那么大。“月球勘探者”还将提供大量关于月球成分的新资料。

这个价值6300万美元、洛克希德 · 马丁宇航公司的航天器将搜索在其表层下含有由H₂O冰组成永冻土的区域，这些H₂O冰可以提供氢和氧资源，以供21世纪载人航天器飞往月球和火星使用。这个阿姆斯研究中心航天器打算首次用三级LMLV-2运载火箭从卡纳维拉尔角发射，

“月球勘探者”还将搜寻由地质或火山活动引起的诸如喷气之类实时“瞬变”事件，而且获得几乎完整的月球引力图，从而供未来航天器精确降落使用。

定于1997年中或1998年初发射到月球轨道的另一项任务是日本“月球-A”。这次耗资5000万美元的飞行将发射表面穿透器以穿入月球的近侧和远侧，去获得月震和月热的资料，这些资料可以提供关于月球是否有熔化核心的证据——这是一个重要且尚未解决的问题。

这两项各自独立的美国和日本任务，是自24年前自“阿波罗”计划结束以来进行的最大规模的月球科学研究。

自“阿波罗”规划结束以来，除了1994年发射的“克莱门汀”航天器外，只有一个日本的轨道器飞往月球。但是，至少有一些附加的飞往月球的任务正在进行初步的技术论证。它们是：

● 欧洲空间局LEDA着陆器——欧洲空间局正在初步论证约在2005年降落在月球南极凹地载着越野车的着陆器。这个越野车将驶到离着陆器30英里处去采集“克莱门汀”可能已经发现的原始时代冰类样品。法国和意大利工业界对此次耗资4亿美元的飞行特别感兴趣。

当“欧洲月球验证（LEDA）”任务作为欧洲空间局技术任务（不同于欧洲科研预算外资助的飞行）实施时，它将携带仪器专门评估更高级的科研作业，例如月球对光学和射电天文学观测的适合性。而且，它还要处理浮土样品，以便了解氧和氦-3的浓度，对于月球资源的提炼方案来说，这两种浓度是至关重要的。

● 日本的“月球学与工程探索者（Selene）”轨道器和着陆器——日本将于1997年着手大型新月球任务的B阶段设计与研制工作，此项任务将涉及于2003年使用一枚H-2A运载火箭发射3个航天器。

日本的这一计划将比任何以往或已安排的美国非载人月球任务更加野心勃勃，而且可与60年代末和70年代初某些苏联月球任务的复杂性媲美。

这个2吨重的日本成套装置将包括轨道器、着陆器和中继卫星。此项4亿美元级别任务正由日本两个空间机构——国家空间开发局和空间与宇航科学研究院共同制定。

3250英磅重的轨道器将在62英里高度飞行，携带着14个仪器，其中包括先进的、测试成分用的X射线与γ射线摄谱仪和勘探月面之下深达3英里结构用的雷达探测器。它还将携带分辨率为20米的多光谱成像系统和高分辨率立体地形照相机，以便测绘大部分月面，其分辨率为10米。

900英磅重的着陆器主要是一种技术检验器以证实日本着陆器的能力，不过它还将作为射电平台供月球的甚长基线干涉仪研究用。66英磅重的中继卫星将与较大的轨道器一起进行多普勒实验以便获得较好的月球远侧引力图。

日本对月球探测已做了重要承诺，其中包括在21世纪头3年内参与甚至领导新的载人月球探险。

定于1997年7~8月也可能在1998年1~2月发射的日本“月球-A”任务，将是自“阿波罗17号”宇航员尤金A. 色南（Eugene A. Cernan）和哈里森H. 施米特（Harrison H. Schmitt）于1972年12月离开月球陶鲁斯-利托（Taurus-Littow）谷地以来首次直接在月面上进行研究。

“月球-A”任务将使用日产新型日产M-5固体推进剂运载火箭发射到155英里月球轨道上。有31-32×4英寸矛状穿透器装在日本轨道器上。每个穿透器都装有日产固体火箭脱轨发动机和姿态控制系统。

在与轨道器分离之后，每个穿透器的脱轨发动机点火，接着抛掉。每个装置上小型姿态控制系统使穿透器指向月面，穿透器将以每秒250~300米速度撞击月面。姿态控制系统恰好在撞击之前瞬间被吹走，使每个装置能穿入表面之下几英尺。10，000公斤撞击波被该装置中的陶瓷材料所吸收。每个穿透器都带有1个月震仪，若干热流量传感器，2个蓄电池，1个数据处理装置，以及发射机/接收机和甚高频天线。

有2个穿透器被射入月球近侧，另1个被射入远侧，首次提供前所未有的远侧表面数据。

每个穿透器上的月震仪将记录月震数据，而热流量传感器则记录表层之下温度，这些数据将由每个穿透器里微型计算机存储器记录，然后当“月球-A”轨道器每15天从头顶飞过时中继给它。这3个相隔很远的装置将形成网络，准确绘制月震和热流量特性图。这将有助于回答关于月球内部的问题，其中包括月球是否有小的熔化核心。

还期望美国航空航天局的“月球勘探者”帮助解决月核问题，不过这个重418英磅的航天器要传回的月球科学资料比“月球-A”或从前“克莱门汀”任务更加详细。

“勘探者”将提供大量关于根据“阿波罗”资料确定的高度感兴趣区域的基本资料，洛克希德 · 马丁宇航公司首席研究员阿伦 · 拜因德（Alan Binder）说，“我们应该有能力回答像月球表层基本成分是什么这样一些重要问题——这是了解月球起源及其全面构造的基本资料。”

“此项任务正在管理方式、技术方法、成本管理和震源科学方面开创历史。”美国航空航天局阿姆斯任务负责人斯科特 · 哈伯德（Scott Hubbard）说。这个航天器是美国航空航天局“发现”任务系列的组成部分，目的是在增加科研航天器飞行次数时使成本大幅度下降。

●“发现”规划正在作为“资料交易”来执行——“我交给美国航空航天局的唯一东西就是资料，”拜因德说。“航天器和仪器不是合同的组成部分。怎样执行任务如何得到资料是我的事。”他说。

“我们采用办法的关键是，把一个小规模、同一地点、多种人才小组与密切联系用户结合起来——拜因德，作为首席研究员——因之可以实时作出决定，”加利福尼亚州桑雷瓦利地区洛克希德 · 马丁宇航公司项目负责人汤姆 · 道蒂（Tom Dougherty）说；这个旋转稳定的航天器正在桑雷瓦利地区进行最后的装配和试验。

4.6×4.1英尺飞行器有一半质量是推进剂，供插入月球轨道和姿态控制用。一年任务的前半时间是在63英里高度上飞行。如果推进剂有余的话，后半时间将在离月球表面6~19英里那么低的高度上飞行。

除了“阿波罗”15号、16号和17号指令/服务舱以及“克莱门汀”携带月球化学传感器传回的资料外，这个航天器上6个仪器是专门用来在月球轨道上进行科研的。

之所以命名“月球勘探者”，那是因为它的主要目标将是获得关于月球浮土的精确组成资料，而且寻找可能提供月球资源（例如水、氢和氧）的挥发物和永冻土的证据。这些资源可供未来的月球探险者“靠这块土地为生”，或者补充燃料准备飞往火星。

9年前由前宇航员萨利K. 赖德（Sally K. Ride）领导的小组写给美国航空航天局局长的“赖德报告”赞同这个方案。“月球勘探者”（打算只在10个月内发射）可被看作利用这类月球资源的先驱，正如波音公司“月球轨道器”航天器和喷气推进实验室“调查者”着陆器是“阿波罗”规划的先驱者一样。

“显然，我们最优先考虑的是寻找水”，拜因德说。“水的问题是压倒一切的——如果我们发现水，我们就有可资利用的成分，生产供未来地球和月球以及月球和火星之间旅行用的燃料，生产供呼吸用的氧和供保障生命用的水”，拜因德说。

“月球本身没有水，但是被含冰的彗星和含碳的球粒状陨石轰击40亿年，可能有沉积的水，以冰冻形式迁移到月球极区，在那终日不见阳光的陨石坑里，寒冷的温度足以防止其蒸发。

然而，“克莱门汀”资料表明，至少有1个地点，可能沉积着深达16英尺60000~120000立方米的冰。“勘探者”有能力比“克莱门汀”提供更直接的水证据。

“勘探者”中子摄谱仪将通过寻找代表浮土中氢的丰度的比中子数据来回答水的问题。氢是任何含水永冻土所固有的。它也可以由太阳风吹拂的作用沉积下来。

“我们尽可能从轨道上得到答案，但是即使我们发现了肯定的特征，为了切实澄清，我们仍然要到月面去挖掘，”拜因德说。

“勘探者”没带照相机，该航天器对于这些特征的分辨率将是几十英里，不过这足以提供关于冰和矿物地点的特定资料，“月球勘探者”的Y射线摄谱仪对于绘制月表成分图是至关重要的。该卫星仪器设计的灵敏度是后3次“阿波罗”任务携带y射线摄谱仪的2倍。

月球岩石中应详细测定丰度的一种重要成分称为KREEP——即钾稀有地球元素和磷。

“存在着当月球岩浆从较低表层源点通往月面时它们被KREEP污染的证据”，拜因德说。巨大的冲击，开拓了月球大盆地，这亦可以对物质分布作出贡献。“因此，KREEP是了解由于火山活动、冲击挖掘和喷出物沉积，造成表层演变的示踪剂，”拜因德说。

在“阿波罗”计划实行期，从月球化学图发现过，在一些特殊地点有大片大片KREEP，例如在接近月球赤道的弗拉 · 莫罗（Fra Mauro）地区“阿波罗14号”降落地点，还有在哈德利 · 里尔（Hadley Rill）地区“阿波罗15号”降落地点附近壮观的阿里斯塔丘斯（Aristarchus）限石坑远北处。

“了解KREEP在整个月球上的分布，将会大大有助于了解它是怎样被沉积，这将会对月球演变提出新的见解，”拜因德说，

“月球勘探者”还能检测从月面下面排出的气体，这是一种与“月球瞬时事件”有关的现象——地球观察者发现月球一些小区域里有桔色火山类型辉光已有100多年了。

利用α粒子检测器去跟踪释放的氡气，航天器就能在它出现3天之内检测到这种排气。利用α仪去检测另一种具有特定衰变期的元素钋（类似的排出地点只是在近50年左右才出现的）也应当是可能的。

当“月球勘探者”环绕月球运行时，业余天文爱好者和月球与行星观察者协会可用肉眼监视月球，以便弄清是否能把任何辉光现象与航天器观测联系起来。“我们始终认为这是一次精巧实验，”拜因德说，“弄清这些事件正在何处出现，将是非常激动人心的。这还将表明，月球不是静止不变的。

“从月球资源观点看，一旦我们发现这些地点，我们就能在月球上用我们在地球上钻探天然气和石油同样方法钻探二氧化碳和氮，”

此航天器利用多普勒引力实验还可提供更先进的月球引力图，此外，2个磁系统传感器将提供相当新的关于在整个月面上微弱而浑沌的磁场资料。

在月球一侧各个区域的磁特性可能与其直接对立的月球另一侧的大冲击特性有关。在月球表面特殊区域出现的明暗旋转物被认为是磁活动结果造成的。“月球勘探者”能够帮助弄清这些关系。

最后，其目标就是要利用“月球勘探者”经验和传回的资料，帮助全面推动去月球的商业任务，“先是科研与探险，最终提炼和利用资源"。拜因德说。

[Aviation Week & Space Technology，1996年12月9日］