太空真奇妙 月球系列之十一：印度的月船首航

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文／楊祖愛（美國太空總署太空工程師、國際太空站機器人CCM計畫經理）

中國的嫦娥一號發射後一年，2008年10月22日，印度使用PSLV－C11運載火箭發射了她的第一架繞月飛船 - 1380公斤重的月船1號，她和嫦娥的飛行方式相同，先環繞地球，漸進加速，脫離地心引力，於11月8日進入繞月軌道，12日降至距離月表100公里的上空環繞飛行。

月船上載有五件印度自備儀器，包括地形繪圖攝影機、光譜影像儀、雷射測距儀、X光螢光光譜儀及一台高能伽瑪射線儀，另外還有六件美、英、歐盟、波蘭、比利時及保加利亞的宇航機構提供的儀器，共為：X光螢光光譜儀、低速原子折射分析機、月球礦物分佈光譜製圖儀、近紅短線光譜儀、合成雷達測冰器和輻射劑量監測實驗器。

歐美印的科學家們在首航100天後齊聚，研討初步傳回的數據成績。

月船一號任務繪製了東方盆地一帶的礦物分析圖，並重訪40年前美國阿波羅抵達過的六個地點，於2009年1月傳回照片，印證阿波羅壯舉屬實。月船一號在繞月三千次中，取得7萬張月表影像。

月船一號與嫦娥最大不同處，在於她載了一枚月球撞擊探測器，叫MIP（Moon Impact Probe），這個東西可妙了，它重29公斤，上載有雷達測高儀，是替未來軟著陸任務作先驅測驗，使能準確著陸，還載有一台質譜儀，當然也少不了一台相機。這枚撞擊器在下降時持續測量大氣中的成分，也同時不斷攝相，將這些儀器得到的數據及影像立時傳向母船，再轉達地面。

撞擊器由月船上自行脫落後，其上的小發動機帶動她，以每秒1.69公里的速度下降，歷時25分鐘，準備撞擊預定的月球南極的沙克頓坑（Shakleton Crater），此坑一向被認為是人類將來定居的理想地，如果其中有水就好了，它的環形山高峰處，極少部分常年幾乎有持續陽光照耀，而坑內則是永久的陰影，因此稱之為永夜坑。

坑內的低溫成了一個冷陷阱，把彗星撞擊月球時濺出而落到坑裡的碎片迅速黏住冷凍。此次撞擊器在下降及撞擊此坑過程中，其上載的質譜儀測得永夜坑內有含量較高的氫元素，氫是氣態水的成份之一。

同時，月船上載的礦物分布光譜製圖儀測得在月表，特別是較冷的高處及新撞的坑裡，呈現紅外線輻射電磁波沒有反射回來而被吸收的現象，通常有水是造成被吸收而不反射的原因之一，因此推論月球上有水。

至於月球上有沒有水，是科學家一向想解答的謎題，此次測析結果，與美國NASA 1999年發射的月球探勘者（Lunar prospector）及2009年的月球坑觀測傳感衛星（LCROSS）所得結果相符，二者都是以探測月球極地水冰沉集為目標，於成功發現水跡後，照預定計畫撞擊月球結束任務，相關論文均發表於權威科學期刊，月球有水之謎得到初步解答。

月船上載的另一架儀器，低速原子折射分析儀，是用來測月表物質與太陽風的相互作用的，此儀分析結果發現氫元素並不如一般認為的全被月表吸收，居然有五分之一的氫有本領以每秒200公里的速度逃脫月表微弱的吸力，而回到太空，另形成新的氫原子。這個發現給歐洲航天局及日本航天局正在合作準備於2016年發射的Bepi Colombo水星任務添了線索。

月船一號預期壽命為兩年，但是於發射312天後，通訊系統因電源過熱受損而突然中斷，她不告而別，留下昂貴的遺憾，印度太空研究組織現正研發月船2號，目標為帶月球車實地取樣，並分析傳數據回地球，預定2016年發射。

印度探月的科學目標是找水、找礦、找適合人類居住的地點，月船1號曾發現在月球軌道附近的地底下有一道火山空洞，長2公里，寬360米，日本的輝月號也曾發現類似地洞，推測這些都可考慮作為將來人類居住的基地。