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欧空局正召集科学家和工程师设计月球洞穴探测器

 

月球洞穴不仅是月球历史的原始地质记录,而且还可以为未来的人类探险家提供一个安全的家园。在欧空局发现号的OSIP呼吁和SysNova挑战的基础上,欧空局召集了60多位不同科学和工程领域的专家,设计一项进入月球表面的坑洞并探索月球洞穴入口的任务。

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月球上遍布坑洞,科学家认为这些坑洞可能通向巨大的地下隧道。但是从来没有派出过一个太空任务来探索里面可能存在的东西。

洞穴科学家,行星熔岩管专家,以及欧空局CAVES和PANGAEA的技术课程主管Francesco Sauro说:“进入月球洞穴内部的视野将是真正的探索--它将揭示出意想不到的科学信息。”

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欧空局在2019年启动了这样一项任务,当时欧空局基本活动中的"发现"部分发起了一项公开的开放空间创新平台(OSIP)征集探测、绘制和探索月球洞穴的想法。五个想法被选中,通过欧空局的"发现"SysNova挑战进行更详细的研究,每个想法都涉及潜在任务的不同阶段。

最近,两项获胜的SysNova研究--RoboCrane和Daedalus--被联合起来,并通过欧空局的并行设计设施(CDF)扩展为一个完整的任务计划。该任务将使用一个机器人起重机(RoboCrane)将一个洞穴探险者(Daedalus)降到月球坑中。在下降的过程中,Daedalus将探索和记录洞穴的入口,然后绘制洞穴底部最近部分的地图。

“OSIP运动和SysNova挑战为CDF任务分析铺平了道路,”CAVES和PANGAEA项目负责人和研究的技术官员Loredana Bessone解释说。“他们使我们能够确定欧洲和加拿大的工业和研究机构对月球洞穴任务的兴趣,并揭示他们的专业知识。它使工业界和学术界能够面对这种任务的挑战,并从月球洞穴科学家那里了解到制约因素、机会和潜在的任务方案。”

在设计一项太空任务时需要考虑大量的问题;通过汇集来自许多不同科学和工程领域的专家--包括来自RoboCrane和Daedalus团队的专家,以及欧空局的专家--这项比以往大得多的CDF研究提出了月球洞穴探索任务的完整设想。它证实了这项任务是可行的,并且在科学上将是非常有趣的。

该任务最早可在2033年由阿丽亚娜6号发射,并将使用欧洲大型后勤登陆器(EL3)来到达月球表面。它的目标是 Marius Hills,并持续两星期--相当于在月球上的一天。

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参加CDF研究的专家提出了将设备运到坑道的漫游车的粗略设计,以及RoboCrane和Daedalus本身的具体设计。他们还研究了坑的环境,创建了月球地下和任务要素的模型,为开发使任务获得成功所需的技术制定了路线图,并评估了任务将面临的主要挑战。

“像这样的任务将需要开发创新技术,鼓励空间部门与以前的月球任务相比开发新的解决方案,” Francesco解释说。“这种技术上的进步将是月球和火星探索的一大进步。”

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迄今为止所取得的进展使欧空局处于推动空间探索超越月球表面并进入其地下的第一线。但是,在未来十年中,仍有许多工作要做,以使这种任务成为可能。

RoboCrane和Daedalus背后的团队继续致力于他们的想法。在西班牙奥维耶多大学的领导下,RoboCrane的研究人员在2021年12月发表了一篇论文,描述了他们在月球表面和月球洞穴之间为探索机器人提供电力和通信联系的系统。

“在未来几年里,任务将需要更详细地定义,”Loredana说。“将携带RoboCrane和Daedalus到坑里的漫游车将需要被描述,并且需要一个月球试验场来尝试任务中计划的技术。”

现在已经成立了一个由来自欧洲和加拿大的大学和研究机构的17名专家组成的“专题小组”,以支持欧空局制定一项战略,将月球洞穴纳入欧洲月球探测的框架中。该小组正在组织2023年的行星洞穴会议,届时一个由科学家和工程师组成的国际小组将推动在未来十年内开展月球洞穴任务的必要性。




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