导读 美国宇航局火星远端监测站的两台仪所采用的技术曾探测到火星上超过一千次。有史以来用于测量外星和流星撞击的最灵敏的仪器，即将启程前往神...

美国宇航局火星远端监测站的两台仪所采用的技术曾探测到火星上超过一千次。

有史以来用于测量外星和流星撞击的最灵敏的仪器，即将启程前往神秘的月球背面。它是两台为月球表面改装的仪之一，这些仪器最初是为NASA的洞察号火星着陆器设计的，在2022年任务结束前，洞察号记录了1,300多起火星。

这两台仪是最近在南加州NASA喷气推进实验室组装的名为“月球背面仪套件”(FSS)的有效载荷的一部分，预计将于2026年运抵薛定谔盆地，这是一个宽阔的撞击坑，距离月球南极约300英里(500公里)。这套自给自足的太阳能套件拥有自己的计算机和通信设备，还能够保护自己免受月球白天的酷热和夜晚的严寒。

首次月球

在NASA的CLPS(商业月球有效载荷服务)计划下，该套件由月球着陆器运送到月球表面后，将返回自上一个阿波罗计划仪近50年前投入运行以来该机构的第一批月球数据。不仅如此，它还将提供有史以来第一次来自月球背面的测量数据。

JPL工程师和技术人员准备在模拟月球重力(约为地球重力的六分之一)下测试NASA的月球背面套件。该有效载荷将收集该机构近50年来首批月球数据，并首次从月球背面进行测量。图片来源：NASA/JPL-Caltech

该设备比阿波罗计划之前的设备灵敏度高出30倍，可以记录月球的“背景”振动，这种振动是由撞击月球表面的鹅卵石大小的微陨石引起的。这将有助于NASA更好地了解当前的撞击环境，因为NASA正准备派遣阿尔特弥斯宇航员探索月球表面。

行星科学家迫切希望了解FSS能告诉他们有关月球内部活动和结构的信息。他们所获得的信息将帮助我们了解月球以及火星和地球等岩石行星的形成和演化过程。

它还将解答一个关于月震的悬而未决的问题：为什么月球近侧的阿波罗仪器探测到的远侧活动很少?一种可能的解释是，月球深层结构中的某种物质基本上吸收了远侧的，使得阿波罗的仪更难探测到它们。另一种解释是，远侧的较少，从表面上看，远侧与面向地球的一侧截然不同。

“FSS将解答我们几十年来对月球的疑问，”JPL的FSS首席研究员兼InSight项目科学家马克·潘宁(MarkPanning)说道。“我们迫不及待地想要取回这些数据。”

3月，NASA的Farside仪在JPL洁净室中运行。该仪器的两个灵敏仪被封装在一个立方体内，内有电池、计算机和电子设备。闪亮的毯子是外绝缘层;单个太阳能电池板提供电力。图片来源：NASA/加州理工学院

火星到月球的科学

Farside套件的两台互补仪器是根据InSight设计改进而来的，可在月球重力下工作——重力不到火星的一半，而火星的重力约为地球的三分之一。它们与电池、计算机和电子设备一起封装在一个立方体结构内，该结构被绝缘材料和外部保护立方体包围。该套件位于着陆器顶部，将在漫长而寒冷的月球夜晚持续收集数据至少4个半月。

超宽带仪(VBB)是有史以来为太空探索而建造的最灵敏的仪：它可以探测到小于单个氢原子大小的地面运动。它是一个直径约5英寸(14厘米)的粗圆柱体，使用弹簧固定的摆锤测量上下运动。它最初是由法国航天局CNES(法国国家空间研究中心)为InSight建造的紧急替换仪器(“飞行备用件”)。

巴黎地球物理研究所的菲利普·洛格诺内(PhilippeLognonné)是InSight仪的首席研究员，也是FSS的联合研究员和VBB仪器负责人。“我们从这个仪器上学到了很多关于火星的知识，现在我们很高兴有机会利用这些经验来探索月球的奥秘，”他说。

该套件中较小的仪称为短周期传感器(简称SP)，由加利福尼亚州帕萨迪纳的Kinemetrics公司与牛津大学和伦敦帝国理工学院合作制造。该圆盘形装置使用蚀刻在三个方形硅片上的传感器测量三个方向的运动，每个硅片的宽度约为1英寸(25毫米)。

2018年12月4日，美国宇航局火星洞察号上的内部结构实验仪器(SEIS)位于铜色六角形外壳内，该照片由着陆器机械臂上的相机拍摄。SEIS技术正在用于前往月球的Farside套件。图片来源：NASA/JPL-Caltech

组装并测试

FSS有效载荷于去年在JPL组装完成。最近几周，它经受住了严格的环境测试，在模拟太空的真空和极端温度下，以及模拟火箭发射时运动的剧烈震动中，它都安然无恙。

“JPL团队从一开始就对与法国同事一起登陆月球感到兴奋，”JPL的FSS项目经理EdMiller说道，他和Panning和Lognonné一样，也是InSight任务的老将。“我们一起去过火星，现在我们可以仰望月球，知道我们在那里建造了一些东西。这让我们感到非常自豪。”