印度的首次月球任务耗资 38.6 亿卢比（386 crore），并搭载了在月球表面发现水的那台 NASA 仪器

2008 年 10 月 22 日世界协调时 00:52，也就是印度时间上午 6:22，一枚 PSLV-XL 火箭从斯里哈里科塔升空，载着印度的第一个月球探测任务月船一号（Chandrayaan-1）。2009 年 9 月 24 日，NASA 宣布船上的一台仪器在月球表面探测到了水和羟基，羟基是由一个氧原子和一个氢原子组成的分子。发表在《科学》（Science）杂志上的这篇论文由布朗大学的卡尔·皮特斯（Carle Pieters）领衔，另有 28 位合著者。

那时，轨道器已经沉默了将近一个月。ISRO 是在原定两年的任务进行到约十个月时与它失去联系的。

十一台仪器，五台来自印度

ISRO 的任务页面列出了十一台科学仪器，分别由印度、美国、英国、德国、瑞典和保加利亚制造。其中五台是印度的：地形测绘相机、高光谱成像仪、月球激光测距仪、高能 X 射线光谱仪和月球撞击探测器。另外六台来自国外。欧洲航天局（ESA）说，欧洲提供了三台，一台 X 射线光谱仪（C1XS）、一台粒子分析仪（SARA）和一台近红外光谱仪（SIR-2）。NASA 提供了月球矿物绘图仪（Moon Mineralogy Mapper，简称 M3）和一台名叫 Mini-SAR 的雷达。保加利亚提供了 RADOM，一台辐射剂量监测仪。

航天器是一个边长 1.5 米的立方体，采用与 ISRO 遥感卫星相同的平台，起飞时重 1,380 公斤。ISRO 说，这个想法最初是在 1999 年印度科学院的一次会议上提出的，政府于 2003 年 11 月批准了这项任务。飞得这么远的任务，还需要一种与它通信的办法。ISRO 在发射前建成了印度深空网，在班加罗尔附近的拜亚卢（Byalalu）设有一面 32 米和一面 18 米的天线。

成本是 38.6 亿卢比（386 crore）。这是时任总理办公室国务部长普里特维拉杰·乔汉（Prithviraj Chavan）2008 年 12 月 18 日在联邦院的书面答复中给出的数字，他说其中包括深空网。2009 年 8 月，ABC 新闻把它称为一艘价值 8000 万美元的航天器。ISRO 后来如何用小预算做成火星和月球任务，是我们那篇谈其节俭工程的文章的主题。

十三天离开地球，一枚探测器撞向极地

ESA 报告说，发射之后，13 天里五次发动机点火拉高了航天器的轨道。11 月 8 日的最后一次点火把它送入环月轨道，此后四天里它进入了距月面约 100 公里的极轨道。

2008 年 11 月 14 日，月球撞击探测器与轨道器分离。NASA 的任务页面说，它点燃了一台小型离轨发动机，自由下落，同时发回三台仪器的读数，并于世界协调时 15:01 在南极的沙克尔顿陨石坑附近撞击月面。这三台仪器是一台雷达高度计、一台摄像机和一台名叫 CHASE 的质谱仪。新闻信息局 2008 年的答复记录，下降在印度时间 20:35 完成。

ESA 写道，这次撞击“正式让印度成为第四个抵达月球表面的国家”。印度科学家报告说，CHASE 的数据提示稀薄的月球大气中有水。NASA 的页面则称，这一结果在没有进一步验证之前尚无定论。

月球矿物绘图仪看到了什么

M3 是一台在 NASA 喷气推进实验室（JPL）制造的红外成像光谱仪，皮特斯担任首席研究员。它把反射的太阳光分解成 430 至 3,000 纳米的各个波长，JPL 把它描述为月船一号上的“客座”仪器。水和羟基会吸收 3 微米附近的光，所以在光谱上留下一个凹陷。

《科学》上的这篇论文报告说，整个月球都存在 2.8 至 3.0 微米之间的吸收特征。信号分布很广，在较冷的高纬度地区和一些新鲜的陨石坑中最强。NASA 说这些分子位于土壤最上面的几毫米。作者们提出，羟基和水仍在形成，并被保留在表面，这些土壤可能成为人类探索所需挥发物的来源。载人探月是我们那篇谈 NASA 阿尔忒弥斯飞行的文章的主题。

皮特斯自己说明了规模。“当我们说‘月球上有水’的时候，指的不是湖，不是海，甚至不是水坑，”她在 NASA 的新闻稿中说。

另外两艘航天器得出了同样的答案

同一期《科学》上还有两篇论文，各自来自不同的航天器。美国地质调查局的罗杰·克拉克（Roger Clark）重新分析了 NASA 卡西尼探测器 1999 年飞掠时的数据，发现 3 微米附近有吸附水造成的吸收，估计含量为百万分之 10 到 1,000。马里兰大学的杰西卡·桑夏恩（Jessica Sunshine）等人使用的是以 EPOXI 任务身份飞行的深度撞击号（Deep Impact）航天器，它在 2009 年 6 月观测了月球。他们发现，在月球昼的一部分时间里，表面是水合的，含量与按重量计低于 0.5% 的水相符。这种水合程度在同一个月球昼内随温度升降。

NASA 的新闻稿说，按克拉克给出范围的上限，一吨最上层的土壤最多可以产出 32 盎司水。

暗处陨石坑里的冰

M3 测量的是有阳光的地面。月船一号上的另一台仪器则看向阴影里。NASA 于 2010 年 3 月 1 日宣布，轻型雷达 Mini-SAR 在北极附近发现了 40 多个小型陨石坑，其雷达特征与冰相似。这些陨石坑宽 2 至 15 公里，团队估计至少有 6 亿公吨水冰，具体取决于每个坑里冰层的厚度。这一结果发表在《地球物理研究快报》（Geophysical Research Letters）上。NASA 的杰森·克鲁桑（Jason Crusan）称其为“水冰的有力迹象”，而新闻稿本身说，这些沉积物的雷达特征“与冰相似”，这是一种推断，不是样本。

ESA 说，后来对 M3 数据更完整的分析在永久阴影区的多处发现了水冰。支撑这一说法的论文，是李（Li）等人 2018 年发表在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上的研究，他们在几千个 M3 像素中发现了裸露的冰，每个像素宽约 280 米，全部位于距两极 20 度以内。它所检视的冷阱，也就是冷到足以保存冰的永久阴影地带，只有约 3.5% 显示出冰。

失去联系，2009 年 8 月 28 日

2009 年 5 月，ISRO 把轨道抬高到了 200 公里。NASA 的页面说，从 2008 年 11 月下旬开始出现异常高温，航天器用来确定姿态的星敏感器在入轨九个月后失效。无线电联系于世界协调时 2009 年 8 月 28 日 20:00 中断，即印度时间 8 月 29 日凌晨 1:30。ISRO 的页面给出的日期是 8 月 29 日。

ABC 新闻引述 ISRO 发言人 S. 萨蒂什（S. Satish）的话说，该机构正在研究遥测数据以查明问题。ISRO 说，航天器已绕月飞行了 3,400 多圈。NASA 的页面说，最可能的原因是过热造成电源故障。ESA 和 NASA 都报告说，ISRO 认为至少 95% 的任务目标已经实现。

一部雷达又找到了它

2016 年 7 月，也就是最后一次联系之后将近七年，JPL 的玛丽娜·布罗佐维奇（Marina Brozovic）主持了一项用地面雷达寻找这台轨道器的试验。2016 年 7 月 2 日，NASA 位于加利福尼亚的 70 米戈德斯通天线，向月球北极上空约 160 公里处的一点发射了微波，西弗吉尼亚的 100 米格林班克望远镜则监听回波。

四个小时里，一个雷达特征与小型航天器相符的物体两次穿过波束，间隔与月船一号预期的 2 小时 8 分钟轨道周期吻合。JPL 的瑞安·帕克（Ryan Park）说，2009 年的旧轨道估算必须挪动大约 180 度。此后三个月里又有七次回波与修正后的轨道吻合，阿雷西博天文台协助了后续观测。JPL 于 2017 年 3 月 9 日公布了这一结果，并称这台轨道器处于休眠状态。它自己的计算曾把航天器放在距表面约 200 公里处。

后来的事

ISRO 后来的月球任务把目标对准了月面本身。据 ISRO 说，月船三号于 2023 年 8 月 23 日在南纬约 69.37 度，也就是南部高纬度地区软着陆。着陆十天后的 2023 年 9 月 2 日，一枚 PSLV 发射了太阳神一号（Aditya-L1），这是一座太阳观测台，ISRO 说它的七个科学载荷由 ISRO 自己和国内的研究实验室研制，其中包括班加罗尔的印度天体物理研究所和浦那的校际天文与天体物理中心。