月全食即将来临太阳能月球探测器将如何在黑暗中生存？

摘要：周四晚至周五（3 月 13-14 日），当月球进入地球的阴影时，全球部分地区的观测者将有机会欣赏到“血月”月全食的壮观景象。然而，考虑到月球航天器依赖太阳能供电，当它们与太阳隔绝时，如何维持运行呢？

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原作：Keith Cooper

翻译：张雨荷

编排：喻思敏

后台：李子琦

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3月13日至14日的月全食将使月球陷入黑暗。月球探测器将会发生什么？

3月13日至14日的月全食将使月球陷入黑暗。月球探测器将会发生什么？

图源：NASA 戈达德航天中心概念图像实验室

周四晚至周五（3 月 13-14 日），当月球进入地球的阴影时，全球部分地区的观测者将有机会欣赏到“血月”月全食的壮观景象。然而，考虑到月球航天器依赖太阳能供电，当它们与太阳隔绝时，如何维持运行呢？

对于自2009年以来一直绕月飞行的美国宇航局（NASA）月球勘测轨道飞行器（LRO）来说，这将是一次严峻的考验。

“在月全食期间，LRO的科学仪器以及一些非必要的组件将被关闭，”NASA戈达德航天中心LRO任务的项目科学家诺亚·佩特罗（Noah Petro）在接受采访时表示。

关键在于LRO的电池。该航天器依靠太阳能供电，在绕月轨道运行约两小时的过程中，白天部分利用太阳能阵列为机载电池充电，之后航天器在月球背面运行时将依靠电池供电。然而，NASA透露，截至2018年，由于持续充电，LRO电池的效率已降至70%。

在3月13日至14日的月全食期间，LRO将一直处于黑暗中——无论是在月球的夜晚一侧还是在地球的本影中——长达5小时48分钟。这是一个相对较长的时间，但佩特罗相信，LRO的电池能够保证航天器的正常运行。

“他说："在进入日食之前，我们将把电池充到最大容量。为了防止耗电量过大，航天器上的所有科学仪器都将关闭。日食期间，航天器内的温度可降至零下 5 摄氏度，对于保护较少的航天器广角相机来说，温度可低至零下 30摄氏度。因此，我们将提前采取措施，确保尽可能一切顺利。

“由于进入黑暗会导致探测器降温，我们会在月全食前预先加热仪器和航天器，”佩特罗表示。“这样可以在月食期间尽量减少加热器的额外功耗，同时确保航天器各部件保持在正常工作温度范围内，并使仪器温度远高于生存极限。”

月全食的各个阶段显示出月球逐渐变红的过程，这是因为它逐步进入地球的阴影。

图片来源：HASSAN AMMAR/AFP via Getty Images

为月食采取的预防措施并非总是如此严格。在前几次月食期间，LRO 能够维持其中一个仪器处于开启状态。这台仪器名为 “占卜者(Diviner)”，是一台辐射计，用于探测月球表面的热辐射，研究月球表面在一天中的冷暖变化。在月全食期间保持该仪器开启是为了研究月球表面在地球阴影中的冷却过程，从而获取有关月壤成分和颗粒大小及分布等信息。月壤由岩石、小颗粒和尘埃组成，其大小和成分会影响冷却速度。

“ ‘占卜者’之前在月食期间进行的测量，特别是针对特定区域的研究，使我们能够深入了解月球最表层的性质,” 佩特罗说。

在 2014 年 10 月 8 日的月全食期间，”占卜者” 重点观测了月球上的开普勒环形山以及月球夜晚的一个“冷斑”。其中，冷斑是指一些陨击坑周围夜间温度异常低的区域。

除了确定陨击坑在撞击后喷射出的物质大小分布外，”占卜者” 还发现冷斑比周围物质温度高约 10 摄氏度。这表明月壤内部的垂直层理结构可能比以前认为的更加复杂，从而导致它的热辐射速率与周围环境不同。

Blue Ghost

“蓝色幽灵 ”将会发生什么?

萤火虫航空航天公司(Firefly Aerospace) 的“蓝色幽灵 ”（Blue Ghost）月球着陆器于 2025 年 3 月 2 日成功着陆月球，并在着陆后拍摄了自己的影子。

图片来源：Firefly Aerospace

LRO 并不是唯一一个正在执行任务的月球探测器。萤火虫航空航天公司(Firefly Aerospace) 的“蓝色幽灵 ”（Blue Ghost）月球着陆器是第二个成功实现月球软着陆的商业探测器。它于 3 月 2 日在危海着陆，这是 NASA 商业月球有效载荷服务计划的一部分。

“蓝色幽灵 ”携带了 10 项 NASA 实验装置，用于研究月球表面情况。与 LRO 一样，它依靠太阳能供电。“蓝色幽灵 ”的设计寿命仅限于月球白昼时段，在缓慢旋转的月球上，使用寿命约为两周。实际上，蓝色幽灵号着陆时正好赶上日出。一旦太阳落山，着陆器的电池就会断电，加热器也会关闭，预计到三月中旬，寒冷的月夜可能会让它报废。

但 “蓝色幽灵 ”能撑那么久吗？ “蓝色幽灵 ”着陆点的日落时间是 3 月 16 日，但月全食将在 3 月 14 日发生，使其提前陷入阴影之中。

仅依靠电池的电力，探测器能在黑暗中维持运行几个小时。月食将持续6小时3分钟，但其中只有65分钟是全食，即月球在地球的本影之中。其余的月食过程将发生在半影中，在半影中会有一些阳光照射到月面。

事实上，萤火虫公司的科研团队对 “蓝色幽灵 ”在月食中的生存充满信心，他们打算在着陆器处于地球阴影中时，从月球表面拍摄高分辨率的月食图像。换句话说，“蓝色幽灵 ”将在月球上看到日全食！

假如你有机会看到月食, 在仰望天空看到地球的阴影逐渐覆盖月球时，别忘了那些孤独而脆弱的太空探测器，它们正在黑暗中奋力求生。

责任编辑：陈玮菁

牧夫新媒体编辑部

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