自阿波羅登月那時起,測量12000次月震後,人類43年再沒有測量過

​自從阿波羅登月計劃那時,登月的宇航員在月球表面不同位置部署了幾個測量站,並出人意料地發現地球上唯一的天然衛星,遠非地震不活躍以來,美國宇航局(NASA)也是人類至今43年就沒有測量過月球地震。美國宇航局位於馬里蘭州格林貝爾特的戈達德太空飛行中心地球物理學家特里·赫福德(Terry Hurford)如願以償,他現在與亞利桑那州立大學合作伙伴正在開發的下一代,高度堅固耐用的地震儀。

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將是美國宇航局在Artemis計劃下用來更詳細地探索月球的創新新技術和系統之一,地下月球研究和監測實驗,該系統的數據不僅將繪製月球內部,從表層到核心,而且還會提醒宇航員注意月球地震事件(月震)。美國國家航空航天局(NASA)發展和推進月球儀器(DALI)正在支持這一研究努力,在阿波羅登月之前,科學家們沒有意識到月球的震動。

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圖示:與過去部署的系統不同,下一代地震儀可以自主部署,在這張照片中,阿波羅12號宇航員艾倫·比恩攜帶著阿波羅月球表面實驗包前往月球上的部署地點。

從1969年到1977年,作為美國國家航空航天局(NASA)阿波羅月球表面實驗(ALSEP)一部分部署的儀器記錄了12000次月球地震事件,包括流星撞擊和深淺月球地震,強度從不到3級到高達5級不等。但1977年,美國宇航局關閉了ALSEP陣列,儘管科學家們仍在挖掘ALSEP數據,但對月球內部的瞭解仍處於初級階段,而且是有限的。因此,更多地瞭解月球的內部結構,併為宇航員提供早期預警系統是很重要的。

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關鍵儀器之一將是地震計,特別是一種易於部署、堅固耐用、建造成本相對低廉的儀器,其性能標準預計將達到最高要求。研究團隊正在專門設計這樣的設備,以美國宇航局或商業著陸器或月球車系統都可以部署它,無論地形和任務持續時間如何,長期目標是建立地震臺網。由於過去幾個美國宇航局技術開發項目以及戈達德內部研究和開發(IRAD)計劃的投資已經相對成熟,一旦DALI資金在三年內結束,預計將幾乎準備好部署。

系統改進

另外五個涉及戈達德專家的團隊獲得了DALI資助,以推動其他儀器的發展,確保該中心在美國宇航局的下一個探索時代發揮作用。Suplime提供了比其他系統更好的性能:在阿波羅月球網絡全面部署之後,有過幾次建造行星地震儀的努力。美國宇航局最終將它們送上了火星海盜任務,金星13號和14號任務,現在是火星洞察號任務,這是美國宇航局第一次致力於探測火星表面以下的任務。

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圖示:MarsInsight任務地震儀是迄今為止最好的;然而,部署臂必須將其定位。

阿波羅時代的儀器對傾斜很敏感,因此,宇航員必須對它們進行定位。雖然火星洞察號儀器是迄今為止性能最好的行星地震儀,但它的傳感器系統非常大,複雜的機械臂必須展開儀器。Suplime是基於分子電子傳感器(MET),亞利桑那州立大學正在為這一努力做出貢獻的一項技術。MET用於地面地震學,依賴於一種對地震加速度有反應的流體。

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流體流經傳感元件,該傳感元件產生可測量的電流,從而提供高精度的地面運動數據,MET技術的美妙之處在於它堅固耐用,易於部署。單元將包括三個傳感器,它們在儀器外殼內朝向不同方向。例如,如果包裹翻滾並側翻,方向不會削弱SUPRIME收集數據和定位地震活動源的能力。換句話說,儀器包裝不需要精確定位就能完成工作,此外,它沒有活動部件,很容易製造。

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美國宇航局戈達德技術專家幫助改進了傳感器的設計,包括額外的密封和更好的傳感器安裝方式,但最重要的貢獻是讀出電子設備,它以先進的抗輻射專用集成電路(ASIC)為特色,將儀器的質量和功率要求降至最低。

博科園|研究/來自:美國宇航局戈達德太空飛行中心

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