这幅插图展示了美国宇航局在月球上的月球手电筒。“小卫星”任务将有一个非常长的轨道，它将在月球南极上方9英里(15公里)的范围内，在月球最黑暗的环形山中寻找水冰。来源:美国国家航空航天局
定于11月发射的“月球手电筒”(Lunar Flashlight)是一颗小型卫星，它将使用激光在月球南极最黑暗的陨石坑中寻找水冰。
虽然大家都知道月球风化层(破碎的岩石和尘埃)下面存在水冰，但科学家们还不知道月球表面的冰霜是否覆盖了寒冷、黑暗的陨石坑内部的地面。美国国家航空航天局(NASA)将发射一颗名为“月球手电筒”(Lunar Flashlight)的小型卫星(或称“小卫星”)来寻找答案。它在月球南极上空低空俯冲，将使用激光照射这些黑暗的环形山——就像探矿者用手电筒照射洞穴寻找隐藏的宝藏一样。这次任务将于11月中旬由SpaceX的猎鹰9号火箭发射。
位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的项目经理约翰·贝克(John Baker)说:“这次发射将使这颗卫星走上轨道，大约需要三个月的时间才能到达科学轨道。”“然后，‘月球手电筒’将试图在月球表面找到其他人无法观测到的水冰。”
省油的轨道
发射后，任务导航器将首先引导航天器经过月球。地球和太阳的引力会慢慢地把它拉回来，然后它才会进入一个宽阔的、循环的、聚集科学的轨道。这一近乎直线的日晕轨道距离月球最远的地方将达到42,000英里(70,000公里)。然而，在最接近月球时，该卫星将掠过月球表面，距离月球南极仅9英里(15公里)。
今年早些时候，美国宇航局的“月球手电筒”任务进行了测试，为2022年11月发射做准备。这颗由太阳能驱动的小卫星在乔治亚理工学院的无尘室中延伸出了太阳能阵列。来源:美国国家航空航天局/姓名
小型卫星携带的推进剂有限，所以燃料密集的轨道是不可能的。接近直线的晕轨道比传统轨道需要的燃料要少得多，“月球手电筒”将是美国宇航局第二个使用这种轨道的任务。第一个是NASA的地月自主定位系统技术操作和导航实验(CAPSTONE)任务，该任务将于11月13日到达其轨道，经过月球北极最近的地方。
位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的月球手电筒首席研究员芭芭拉·科恩说:“这种轨道的原因是，月球手电筒能够足够近地发射激光，从表面获得良好的回报，但同时也有一个消耗很少燃料的稳定轨道。”
本月早些时候，“月球手电筒”在阿拉巴马州亨茨维尔的美国宇航局马歇尔太空飞行中心用“绿色”推进剂进行了燃料补充。“月球手电筒”的分配器将在发射后从SpaceX猎鹰9号火箭上弹出。来源:美国国家航空航天局
作为一项技术演示，“月球手电筒”将是首个使用新型“绿色”推进剂的星际飞船，这种推进剂在运输和储存方面比联氨等常用的太空推进剂更安全。这种新型推进剂由空军研究实验室开发，并在NASA之前的技术演示任务中进行了测试，它通过催化剂燃烧，而不需要单独的氧化剂。这就是为什么它被称为单推进剂。该卫星的推进系统由阿拉巴马州亨茨维尔的美国宇航局马歇尔太空飞行中心开发和建造，并得到了亚特兰大佐治亚理工研究所的集成支持。
“月球手电筒”也将是第一个使用四激光反射计在月球上寻找水冰的任务。反射计的工作原理是利用容易被水吸收的近红外波长来识别表面的冰。如果激光击中裸露的岩石，它们的光就会反射回航天器，表明那里没有冰。但如果光被吸收了，这就意味着这些暗袋中确实含有冰。吸收率越大，表面的冰可能就越多。
月球上有水周期
人们认为水分子来自撞击月球表面的彗星和小行星物质，以及太阳风与月球风化层的相互作用。随着时间的推移，这些分子可能会在“冷阱”中积聚成一层冰。
科恩说:“我们将首次在永久阴影区进行明确的地表水冰测量。”“我们将能够将‘月球手电筒’的观测结果与其他月球任务相关联，以了解那里的水有多广泛，以及它是否可以被未来的探险家用作一种资源。”
图为10月初，“月球手电筒”在马歇尔航天飞行中心的洁净室中进行燃料补充和最后测试，然后被打包，准备在11月初运往佛罗里达州的卡纳维拉尔角空间站。来源:美国国家航空航天局
科恩和她的科学团队希望，“月球手电筒”收集的数据可以用来了解挥发性分子(如水)如何从一个位置循环到另一个位置，以及它们可能在哪里聚集，在这些寒冷的陷阱中形成一层冰。
“这是月球探索的激动人心的时刻。位于加州硅谷的美国宇航局艾姆斯研究中心的小型航天器技术项目经理罗杰·亨特说:“‘月球手电筒’的发射，以及阿耳特弥斯1号上的许多小型卫星任务，可能会为科学发现奠定基础，并为未来的月球表面任务提供支持。”
更多的一个布特的任务
今年10月，“月球手电筒”在阿拉巴马州亨茨维尔的美国宇航局马歇尔太空飞行中心加油，并计划于11月9日至15日乘坐SpaceX猎鹰9号火箭从佛罗里达州的卡纳维拉尔角太空部队空间站发射，与日本的白兔- r着陆器和阿拉伯联合酋长国的拉希德1号月球车一起发射。该任务与Maverick空间系统公司合作，提供发射集成服务。
NASA的小型企业创新研究项目资助了小型企业的组件开发，包括Plasma Processes Inc. (Rubicon)的推进器开发、Flight Works的泵开发和Beehive Aerospace(前身为Volunteer Aerospace)的特定3D打印组件开发。空军研究实验室也为“月球手电筒”推进系统的开发提供了资金支持。
“月球手电筒”将由佐治亚理工学院的研究生和本科生操作。该任务由美国宇航局空间技术任务理事会下属的小型航天器技术项目资助。
