今年后期,美国国家航空航天局还要选出另一项低成本行星任务。正在考虑的航天器中,有2个航天器将把地球之外的标本带回地球。

为了削减成本尽快得到科研任务成果,在国家航空航天局最近的投标中,该局已经决定在1997年把一颗简单的低成本卫星置于环绕月球的轨道上。

虽然这个称为“月球探测器”的航天器将是很小的,但它将进行4项实验。这些资料将填补关于地球最近邻居的知识的许多空白处。按今日美元计算,其全部成本(包括运载火箭在内)理应低于7300万美元。

在经过异常激烈竞争之后,上周航天局批准了这个项目,由洛克希德宇航公司和国家航空航天局阿姆斯研究中心来领导。国家航空航天局还选出了3项追加的低成本行星任务建议供来日研究。其中一项任务——把太阳风中物质带回地球,带回宇宙尘标本,或探测金星奇特大气——也将付诸实施。

“月球探测者”将是国家航空航天局“发现”计划中第3个航天器,给小型行星科研任务清单追加了一个新的目标。然而,就“发现”计划而言,航天局考虑的不只是月球、火星和一颗小行星。在日益增大的财政压力下,国家航空航天局希望,在冷战已经结束情况下,快速低价项目会重新燃起对空间的热情。

另一个希望是,“发现”计划的紧缩预算将迫使科学家和工程师不仅要节约而且在设计时要采取大胆步骤。按照“发现”计划要求,任何一个航天器的费用不得超过1.5亿美元(按1992年美元计算)。似乎这还不够,国家航空航天局官员还让人们了解,他们期望收到许多关于大幅度削减成本的慎重建议。

看来已经见到成效。据认为,国家航空航天局收到的28项建议都是富有创新精神的。而且,没有一个小组提出花费大于最高成本的三分之二。

国家航空航天局负责空间科学的副局长小韦斯利T. 亨特里斯(Wesley T. Huntress. Jr)说,“爆炸性建议——选择是不容易的”。在局内、外小组详尽评审之后,由他作出最终决定。

这些建议按其重要性顺序要在成本、科学、管理和技术途径方面予以评定。国家航空航天局还考虑到技术转让、教育、公众认识和救助小型不景气企业。

该局每18个月要为“发现’’任务举办竞赛。除了这些,亨特里斯说“我们真诚期望这些人们再次回到我们身旁”。

当“月球探测者”清单送到亨特里斯那里时 · 他说它是被列为最高等级,它也是最低成本者之一。由于所有的“发现”计划的成本均包括一枚洛克希德宇航公司运载火箭2号(LLV2),按1992年美元衡量,它的到手价格为5900万美元。

此项任务将补充“克莱门丁”(Clementine)任务,“克莱门丁”是美国的另一个低成本的环绕月球运行的航天器,但它是由国防部弹道导弹防御机构主办的。不过,“克莱门丁”的主要目标是技术性,而“月球探测者”与之不同,最主要的是科研。

“克莱门丁”宁1994年1月25日发射,携带着成像系统、激光高度计和带电粒子望远镜,详尽地测绘月球图。“月球探测者”只在月球重力场方面重复进行测量,其余工作将放在频谱学和磁学方面。

其回报将是一份新的空前详细地注明月球的化学成分、磁场和重力场的地图。除了增进理解行星怎样形成与演化外,此项任务将扩大对月球资源的认识,目前普遍地把利用月球资源看作在月球上建造有人照管的场所的关键。

“月球探测者”的科研仪器和实验为:

■ 伽玛射线频谱仪和中子频谱仪,用来收集月球表层成分资料。

■ 磁力计和电子反射器,用来测绘磁场图。

■ α粒子频谱仪,用来确定正在释放的气体的地点。

■ S频带多普勒跟踪装置,用来提供重力场详图。

该航天器运载舱将是一个重126千克用石墨-环氧树脂制造的鼓状物,直径1.4米,高1.22米。从该舱,将展开3根装有科研仪器的杆。该航天器将是旋转稳定的,利用太阳和肢状传感器来决定姿态。它将使用一个肼单组分推进剂系统,有6个22牛顿的推进器,速度变化可达到1330米每秒。

电力将由装在舱体的太阳能电池阵和15安培小时普通压力容器镍-氢蓄电池——“克莱门丁”的副产物提供。通信将是借助于2个S频道无线电应答机和开缝式相控阵中增益天线及全方向低增益天线,该航天器上没有计算机。

主要调研员阿伦 · 宾德(Alan Binder)说,“我们选择了一个十分简单的航天器,尽可能地可靠”。而且,宾德认为,该项目在其预算和关键技术参数方面有大的余量。例如,LLV2运载火箭能把450千克载荷送到需要的轨道上,而在设计过程中,“月球探测者”在这位置的重量则为233千克(装满燃料)。

在从卡纳维拉尔角发射后,该航天器将航行110小时抵达月球空间,接着进入高度为100公里的极地轨道。它每118分钟绕月球1圈,花1年时间收集资料。

国家航空航天局选择了另外3项任务进行研究,每项拨款100万美元,用于在此后9个月时间里去改进其计划。这三项任务是:

■ 宇宙尘——航天器将利用气凝胶板收集从一颗正在运行的彗星逸出的物质,而且长期接受来自星际空间粒子流的辐照。马丁 · 马利他宇航公司航天器将于1999年2月用MedLite或大力神2G运载火箭发射,2003年12月与P/Wild2彗星遭遇,2006年1月带回标本。华盛顿大学唐纳德 · 布朗李(Donald Brownlee)是首席科学家。

■ Suess-Urey——带回太阳风标本的任务,它将收集地球磁层之外太阳风中的元素和同位素,放在密闭容器中带回。另一个马丁 · 马利他宇航公司航天器将于1999年8月用Med Lite运载火箭发射,2002年返回。该任务的成本为2.14亿美元。加州理工学院唐纳德S. 伯内特(Donald S. Burnett)是领导者。

■ 金星多探测器——该航天器以休斯公司HS-376通信卫星为基础,将把16个探测器投进大气层,在那里云顶层移动速度比表面转动速度快60倍。喷气推进实验室将监视仪表和综合。它将于1999年5月或6月用德尔它2号运载火箭发射。任务成本为2.25亿美元。哈佛大学理查德 · 古德(Richard Goody)是领导者。

“月球探测者"除了在激烈竞争中获得成功外,还表明需要毅力去执行行星科学计划。

宾德和同事普雷斯敦 · 卡特(Preston Carter)在6年前组建了月球探险公司,开始把这种项目作为商业冒险事业,以验证在低成本行星任务方面可以做些什么。此后,国家航空航天局采纳它作为“空间探险倡议”的先驱任务,这个“空间探险倡议”是最终要把人类送上火星。当“空间探险倡议”夭折时,“月球探险者”失去了它的保证者。但是,洛克希德宇航公司雇用了宾德,使它继续存在。

“发现”计划中已在实施的2个项目——两者均在1996年发射——是“火星开拓者”和“近地小行星会合”。某些观察家很可能认为,月球任务下一次会得到同意的,尤其是因为它可以比其它行星任务更快地获得成果,即使人类已经到了那里,但是仍然有许多科研工作要做。

宾德说,“通常有一种错觉:因为我们去过月球而且降落在6个地点,我们明白这。”月球的面积有北美加南美那么大,他指出,“阿波罗”工作就像是“月面上几个针孔”。

他在谈及“克莱门丁”、“月球探险者”和类似的项目时说,“每个拥有空间能力的国家都想去完成这些类型任务。”确实,俄罗斯用遥控装置带回过标本,日本已经实施了一次月球任务,还打算执行另一次携带地震穿透器的任务。欧洲空间局和中国正在考虑月球任务。

亨特里斯说,自“阿波罗”以来,已经有一份月球科学实验“申请单”,他接着补充说“克莱门丁”做了其中一些;“月球探测者”打算做完剩余部分。”

[Aviation Week & Space Technology,1995年3月6日]