从阿波罗到阿尔忒弥斯月球钻探的继承与延续

　　这张迷你全景图由两张照片结合而成，为阿波罗15号登月舱驾驶员詹姆斯·欧文于1971年8月1日所拍摄，当时，他刚结束第二次阿波罗15号月球行走，从阿波罗月球表面实验数据包（Apollo Lunar Surface Experiments Package，ALSEP）所在处拍下了上面的照片。照片中，斯科特身向他的右手边倾斜，正将钻机放置在月球表面，这一钻机名为＂阿波罗月球表面钻机＂，用于采集月球岩心样本并设置热流实验。太阳风光谱仪（Solar Wind Spectrometer）位于图片中间偏右。这张迷你全景图由照片AS15-11845和11847结合而成，制作人为《阿波罗月球表面杂志》（Apollo Lunar Surface Journal）网站的志愿撰稿人埃里克·范·梅杰加登（Erik van Meijgaarden）。
　　图片来源：埃里克·范·梅杰加登
　　五十年前，阿波罗15号（Apollo 15）从肯尼迪航天中心（Kennedy Space Center）发射升空，指令长大卫·R·斯科特（David R. Scott）、指令舱（Command Module）驾驶员阿尔弗雷德·M·沃登（Alfred M. Worden）和登月舱（Lunar Module）驾驶员詹姆斯·B·欧文（James B. Irwin）执行三项阿波罗＂J＂任务（Apollo ＂J＂ missions，利用扩展的登月舱LM在月表停留三天的任务）中的第一次任务。这些任务让宇航员有机会使用比此前任何时候都更先进、更多样化的科学仪器，对月球进行更长时间的探索。阿波罗15号任务是宇航员使用阿波罗月球表面钻机（Apollo Lunar Surface drill，ALSD）和月球漫游车（Lunar Roving Vehicle，LRV）的第一次任务。
　　用于探索新地形的月壤和水冰钻机（TRIDENT）的工程开发单元（Engineering Development Unit）最近在蜜蜂机器人公司进行了测试。TRIDENT将用于月球极地水冰资源开采实验-1（PRIME-1），即第一个在月球上进行的原位资源利用演示实验，计划于2022年底发射到月球。
　　图片来源：蜜蜂机器人公司
　　斯科特和欧文在月球表面度过了67个小时，登陆月球后，他们在月球表面布置了多种不同的科学仪器，还在同一区域使用了阿波罗月球表面钻机。这是一种旋转冲击钻，利用组合运动将旋转钻头敲入月球表面进行钻探。总体来说，收集岩心样本是美国航空航天局（NASA）月球地质研究的一部分，目的是通过观察不同种类的岩石（包括一些来自月表以下的岩石），更深入地了解月球的组成成分，发现更多月球历史的相关信息。
　　现在，NASA正努力重返月球，作为阿尔忒弥斯（Artemis）任务的一部分，NASA将通过商业月球有效载荷服务（Commercial Lunar Payload Services）计划，向月球表面送去一个新的钻机：用于探索新地形的月壤和水冰钻机（Regolith and Ice Drill for Exploring New Terrain，TRIDENT），它是我们在月球上找寻水冰和其他资源的关键。
　　＂蜜蜂机器人（Honeybee Robotics）公司为NASA设计了 TRIDENT钻机，用于对月球表层土壤（regolith）进行采样，＂月球极地水冰资源开采实验-1（Polar Resources Ice Mining Experiment-1，PRIME-1）项目副主任艾米·艾肯鲍姆（Amy Eichenbaum）说，＂TRIDENT将有助于科学家了解月壤的物理特性，同时，对于从不同月表深度采集到的样本，TRIDENT还可以分析其中存在的月球资源。＂
　　与阿波罗月球表面钻机类似，TRIDENT也是一种旋转冲击钻，但它与前者的一个主要区别在于不须要宇航员手动进行操作。最初，蜜蜂机器人公司是通过小型企业创新研究（Small Business Innovation Research）计划与NASA达成合作的，这项计划竞争激烈，旨在鼓励小型企业参与美国联邦研究。
　　月球极地水冰资源开采实验-1（PRIME-1）将是月球上的第一个原位资源利用演示，NASA将首次对月球表面以下的水冰进行机器采样与分析。PRIME-1将使用TRIDENT在一个很可能存在水（无论是液态还是固态）的地方，进行单个位置钻探。它将钻进至月球表面以下大约3英尺（1米）的位置，每次钻探都会带出月壤样本，NASA将使用一种名为月球操作观测质谱仪（Mass Spectrometer observing lunar operations，MSolo）的科学仪器，对采集到的样本进行分析。
　　＂MSolo将测量由TRIDENT钻头带到月球表面的样本中所释放的水冰和其他挥发物，＂MSolo的首席研究员珍妮·卡普塔因（Janine Captain）博士说，＂这些测量将帮助我们了解月球表面资源的分布，这是实现在月球上长期存在的关键。＂
　　这张照片摄于蜜蜂机器人公司最近的测试，是用于探索新地形的月壤和水冰钻机（TRIDENT）工程开发单元的刷子组件特写。TRIDENT将使用于月球上第一个原位资源利用演示，月球极地水冰资源开采实验-1（PRIME-1），以及NASA第一项移动机器登月任务，挥发物调查极地探索车（VIPER）任务中。
　　图片来源：蜜蜂机器人公司
　　阿波罗15号的着陆点降位于哈德利月溪（Hadley Rille）附近，这是一条位于月球表面弯曲、狭长且深邃的通道状峡谷，位于月球赤道以北的亚平宁山脉（Apennines Mountains）底部。PRIME-1的目的地则是月球南极，一个远离所有阿波罗任务着陆点的新领土，这个位置非常有趣，因为此前NASA已经从太空中探测到了那里存在水。然而，更准确的数据收集需要PRIME-1这样的实验，将类似阿波罗月球表面钻机一样钻机送上月球，钻入月球表面以下，对那里存在的物质进行探测。
　　PRIME-1的发现将有助于更新月球水资源模型，为后续的探测任务提供最有可能在月球上发现水的位置信息。在PRIME-1任务大约一年后，NASA将向月球发射一辆探索性漫游车，即挥发物调查极地探索车（Volatiles Investigating Polar Exploration Rover，VIPER）。VIPER是NASA的第一项移动机器登月任务，它将携带TRIDENT钻机和科学仪器前往月球表面，这些装备将使它能够直接分析不同深度和温度条件下月球表面和月表以下的水冰。VIPER将在月球南极的多个位置进行大约100天的探索。
　　在阿波罗15号的研究基础上，PRIME-1和VIPER将通过使用钻机和漫游车让我们有机会一瞥月球表面以下的景象，对月壤中的物质进行探测与研究。延续阿波罗15号的传奇与期许，NASA正准备向月球发射新的技术硬件，让人类能够比以往任何时候都更长久地停留在月球上，因为，学习如何寻找和使用水资源，是在月球和其他深空目的地生活与工作的关键所在。
　　＂阿波罗任务是首次引入了钻探概念的任务，为我们提供了对地外星球表面之下的组分和结构信息，＂VIPER项目主任丹·安德鲁斯（Dan Andrews）说，＂在我们展望未来的可持续空间探索，以及学习在其他星球生活的进程中，PRIME-1和VIPER将进一步扩展这一先进技术。＂
　　参考来源：
　　https://www.nasa.gov/feature/apollo-to-artemis-drilling-on-the-moon