NASA聖杯號奔向月球

美國航太總署(NASA)聖杯號(GRAIL)於臺北時間2011年9月10日9:08p.m.、中秋節前夕,從卡納維爾角空軍基地發射升空,控制中心已確認它進入軌道並展開太陽能板,順利的踏上前往月球的旅途。預計3.5個月之後抵達月球軌道。

聖杯號全名是Gravity Recovery and Interior Laboratory月球重力重建與內部結構實驗室,這是由兩艘同軌太空船組成的探測任務,這兩艘太空船幾乎像雙胞胎般,每艘太空船的大小相當於一台洗衣機,重量則約200公斤左右。其中GRAIL-A預計將在2011年12月31日抵達月球,GRAIL-B則預計在隔天—2012年的新年抵達月球。這兩艘太空船均使用太能為動力,一前一後地環繞月球飛行(B在前、A在後),以便測量月球的重力場,希望能瞭解月球的多項謎題,包括內部結構或地月系統形成問題等。

地球到月球的直線距離約為402,336公里左右,1970年代阿波羅任務花了3天的時間飛抵月球,然而聖杯號雙船卻打算花3.5個月、航行400萬公里才抵達月球。這兩艘探測船之所以採低能量軌道,以便能拉長旅行至月球的時間,可以讓太空船有更多的時間檢查、更新月球探測計畫,蒐集月球的重力場訊息的時間計畫長達82天左右。

由於兩艘太空船的軌道相同,當它們飛越重力比較強或比較弱的區域上空時,例如可見坑洞或山脈等,或是月表下方不可見的質量瘤等,都會讓它們彼此分離一些或靠近一些。兩船上的月球重力距離系統(Lunar Gravity Ranging System,LGRS)可測量它們相對距離的微小變化,精密度可達幾微米,相當於一顆紅血球的直徑;科學家再將此微小變化轉換成高解析度的月球重力場分佈圖。一旦取得重力場分佈圖後,科學家可以藉以研究月球的內部結構和熱能演變歷史。這個重力測量技術,其實與之前的另一艘太空船GRACE(Gravity Recovery And Climate Experiment)相同,這個太空任務是從2002年開始測繪地球的重力場資料。

此外,每艘太空船上還載有一組MoonKAM月球相機,這是NASA行星任務中,首度為了教育和拓展大眾服務等目的而攜帶的儀器。

太空船上載有高度控制次系統(Attitude Control subsystem),可維持太空船三軸穩定,這個系統由太陽敏感器(sun sensor)、追星儀(star tracker)、反應輪(reaction wheel)和慣性模組(inertial measurement unit)所組成。

電力次系統(electrical power subsystem)則包含兩組太陽能板和一顆鋰電池;每組太陽能板在太空船升空並分離後不久便展開並固定,到任務結束前總共可以產生700瓦的電力;每顆電池則用在太空船飛到月球陰影裡、太陽能板無法發揮功能時。

推進系統(propulsion system)包含聯氨催化推進器(hydrazine catalytic thruster),提供進入月球軌道和改變太空船軌道時使用,另有一組8個推進閥門的熱氣系統,以便太空船姿態調整或其他微調工作用。

電信次系統(telecom subsystem)則包含下列項目:

  • 2組S頻轉頻天線(transponder antenna),以便與地球聯絡用。
  • 2組X頻信標天線(beacon antenna),從都卜勒效應測量地球到月球正面的距離。
  • S頻時間傳遞系統天線(time-transfer system antenna),可在兩船間傳送時間同步訊號。
  • Ka頻距離天線,可測量兩船間的精確距離。

其中前兩項天線系統,都有其中一組天線位在太空船的向陽面,另組天線在背陽面。向陽天線於滿月時會指向地球,而背陽天線會在朔時指向地球。這個設計是為了避免任務期間,太空船因某些因素導致旋轉而改變了太空船的質心,從而使得科學測量結果出現誤差。

資料來源:NASA-GRAIL

轉載自台北天文館之網路天文網網站


921 地震 20 週年活動

距離 921 大地震發生已經過了 20 年,時間漸漸走過,傷口慢慢癒合,但地震、颱風甚至是極端氣候等天災對我們的侵襲依然無可避免。那麼我們已經學會如何和天災共處了嗎?

9/21 當天,來和震識副總編輯阿樹、救災經驗豐富的消防員宗翰,一起聊聊震災的相關研究和應變方法!


如何準確投資自己,才能因應新世代的數位挑戰? 各行各業都力拼「數位轉型」,你也準備好自己的「數位力」迎擊了嗎?

泛科學院特別精選 12 堂職場必備數位技能線上課程,從 GA、試算表到聊天機器人,不論是在職進修還是為轉職提前做準備,泛科學院陪你一起練功! 9/30 前泛科選課九折再送課 👉 選課這邊走

關於作者

臺北天文館

臺北市立天文科學教育館是國內最大的天文社教機構,我們以推廣天文教育為職志,做為天文知識和大眾間的橋梁,期盼和大家一起分享天文的樂趣!

網站更新隱私權聲明
本網站使用 cookie 及其他相關技術分析以確保使用者獲得最佳體驗,通過我們的網站,您確認並同意本網站的隱私權政策更新,了解最新隱私權政策