图片: Indian Space Research Organisation / Wikimedia Commons, GODL-India (已裁剪)
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轨道器原计划绕月一年,印度空间研究组织自己的汇编说,精心管理使它的寿命接近七年。它的仪器给出了全球钠平均值、南纬60度到北纬60度之间的氩-40读数,以及2024年5月10日一次太阳风暴冲击月球大气的记录。
月船二号轨道器于2019年8月20日进入环月轨道,携带八台仪器,用来测绘月球表面、稀薄的大气以及太阳的X射线。印度空间研究组织(ISRO)2021年8月的成果汇编说,这项任务原计划持续一年,而精确的发射和任务管理使轨道器的寿命接近七年。
利用它的数据写成的论文此后一直在陆续发表:2022年第一次全球尺度的钠测量,2025年月球大气中记录到的一次日冕物质抛射,以及2026年5月27日公布的关于南极陨击坑中可能存在冰的雷达研究。
从发射到9月7日的下降
2019年7月22日,一枚GSLV Mk III运载火箭把月船二号从斯里哈里科塔发射升空,着陆器叠在轨道器上,合计质量3,846公斤。汇编说,8月20日在月球附近完成入轨,随后进行四次机动,降到100乘100公里的轨道,9月2日着陆器维克拉姆(Vikram)分离。
轨道器还帮助了着陆本身。ISRO说,它的高分辨率相机在着陆前约十小时拍下了着陆点,图像中发现的危险地形在着陆前四小时上传给了维克拉姆。
ISRO的汇编说,维克拉姆的下降一直按计划进行到距月面2.1公里处。随后通信中断,着陆器重重撞上了月面。据2019年11月21日报道的一份人民院书面答复,政府说下降第二阶段的速度降低量超过了设计值,维克拉姆落在距预定地点500米以内。ISRO后来改了什么,见月船三号的文章。
2019年9月8日,ISRO主席K. 西万(K. Sivan)说:“我们已经找到了维克拉姆着陆器在月面上的位置,轨道器拍下了着陆器的一张热像图。”NASA的月球勘测轨道器后来拍到了撞击地点。2019年12月2日,NASA说沙恩穆加·苏布拉马尼安(Shanmuga Subramanian)最先认出的碎片,位于主撞击点西北约750米处。
计划一年,管理得远不止一年
ISRO关于轨道器第一年的说明称,它已完成4,400多圈轨道,自2019年9月24日到达100公里轨道以来进行了17次轨道维持机动。它把飞行器保持在100公里(上下浮动25公里)的极地轨道上。ISRO 2020年8月写道,星上燃料够用约七年。
仪器轮流工作。太阳与轨道面夹角较小时,光学仪器工作;夹角较大时,雷达工作。CLASS、XSM和CHACE-2在每个季节都运行,下传的数据送往印度空间科学数据中心。第一年里,轨道器的地形相机在220圈轨道上拍摄了近400万平方公里的月面。
表面的羟基和水
NASA在月船一号上的光谱仪在3微米附近看到了水合特征,但它的量程止于3.0,因此ISRO的汇编说,这一信号的性质无法确定。月船二号的成像红外光谱仪(IIRS)可读到5.0微米,每像素约80米,ISRO称它的结果是月球上水合特征的第一次明确探测,羟基和水各有单独的信号。
普拉卡什·乔汉(Prakash Chauhan)等人发表在《Current Science》上的一篇论文,列在ISRO的汇编里,报告说在北纬29度至62度之间的每个纬度和每种表面类型上都有水合。富含斜长石(一种浅色矿物)的岩石比被称为月海的深色平原显示出更多的水合。ISRO的汇编把阿里斯塔克斯陨击坑(Aristarchus)的含水量定为约百万分之15至170,平均约80,并说光谱看起来更像吸附的羟基而不是水。
找极区冰的雷达
轨道器的双频合成孔径雷达(DFSAR),按ISRO的说法,是环月轨道上第一部全极化的双频成像雷达。月船一号和NASA月球勘测轨道器上较早的雷达,在极区陨击坑里发现了明亮的异常信号,这些信号可能来自冰,也可能来自粗糙多石的地面。汇编说,这些结果含糊不清,DFSAR的全极化使两者得以区分。
它绘出了北极附近皮里陨击坑(Peary)底部小陨击坑内可能含冰的区域。在卡比厄斯陨击坑(Cabeus),也就是2009年LCROSS实验撞击的南极陨击坑,首次分析在所研究那部分的顶部两到三米内没有发现厚实的纯冰。它确实标出了几处混入土壤的可能的“脏冰”。
ISRO和物理研究实验室(PRL)2026年5月27日的一项公告走得更远。以辛哈(Sinha)为第一作者的PRL团队在《npj Space Exploration》上报告说,在南极附近四个双重阴影陨击坑的底部之下发现了雷达特征,所谓双重阴影陨击坑,是指位于更大的永久阴影陨击坑内部的小陨击坑。他们的判据是圆极化比大于1,同时极化度小于0.13。福斯蒂尼陨击坑(Faustini)内一个1.1公里的陨击坑给出了最有力的证据。按ISRO的描述,四个陨击坑都与可能存在的地下冰相符,没有一个得到确认。
钠、氩-40和两种金属
轨道器的X射线光谱仪CLASS给出了月球表面钠的第一次全球尺度测量,论文由ISRO的U R 拉奥卫星中心的S. 纳伦德拉纳特(S. Narendranath)牵头,2022年9月26日发表。论文说,全球平均值为按重量计1.33±0.03%,高于此前所知:阿波罗、月球号和嫦娥五号带回的土壤样品为0.3%至0.72%。在作者的解读中,数据中的趋势表明,有一层长期存在的钠附着在颗粒表面,这可能使月球的钠外逸层得到补充。
CHACE-2是一台对月球近乎真空的大气取样的质谱仪,它测量了南纬60度到北纬60度之间的氩-40。此前阿波罗17号和NASA的LADEE的测量只覆盖赤道。ISRO说,这种气体被认为来自放射性钾-40的衰变。它的密度在日出前后达到峰值,日落前后有一个较小的峰值,夜间降到最低。它还在两个区域上空隆起,即南极-艾特肯盆地和一种叫KREEP的地形。作者列出的可能原因中有月震。在2021年9月的研讨会上,ISRO补充说,CLASS发现了微量的铬和锰。
从月球看太阳
太阳X射线监测仪(XSM)自2019年9月起观测太阳,当时正处于过去一个世纪里最深的太阳活动极小期。PRL的桑托什·瓦达瓦莱(Santosh Vadawale)牵头的一篇论文,在76天里数出98次弱于GOES耀斑强度分级中A级的微耀斑,热能从3×10^26到6×10^27尔格。作者称,这是对软X射线中大量此类事件样本的第一次完整分析。
ISRO的成果页面补充了九次B级耀斑,从B1.3到B4.5,它们的镁、铝、硅和硫丰度在峰值时降向光球值,之后又回到日冕值。用ISRO的话说,这是对这么小的耀斑的第一次绝对丰度测量。这项工作早于印度的专门太阳探测任务Aditya-L1。
2024年5月10日,一连串日冕物质抛射,也就是从太阳抛出的巨大等离子体云,到达了月球。ISRO报告说,CHACE-2看到向阳面外逸层的数密度上升了十倍以上,ISRO称这是对模型曾预言的一种效应的第一次直接观测。论文由M. B. 丹亚(M. B. Dhanya)等人撰写,2025年8月16日发表在《Geophysical Research Letters》上。
地图、巨石和一条年轻的断层
地形相机2019年10月15日在丰富海(Mare Fecunditatis)地区发现了一条小型逆冲断层崖,那是在低角度阳光下,小起伏会投下阴影。一年说明称它长1,416米,平均起伏24米,可能形成于哥白尼纪,那样的话在地质上就很年轻。地壳缩短和火山穹丘的迹象,在研讨会摘要列出的这台相机的发现之中。
另一台仪器,轨道器高分辨率相机(OHRC),数出博古斯拉夫斯基E(Boguslawsky E)附近一个340米陨击坑周围有1,969块大于1.12米的巨石,ISRO的汇编根据巨石的分布估计这个陨击坑有6,500万至8,700万年。ISRO的各份文件对这台相机的分辨率说法不一:汇编说星下点0.25米,一年说明说约30厘米,研讨会摘要说25厘米。
轨道器给月船三号的帮助
ISRO的汇编说,OHRC还被用来给月船三号可能的着陆点成像。K. 杜尔加·普拉萨德(K. Durga Prasad)等人的一篇论文,用OHRC的高程模型刻画了月船三号的备用着陆点,它位于主着陆点以西约450公里,纬度几乎相同。
轨道器还是通信的备份。ISRO的任务页面把它称为应急链路,发射手册则把它列入着陆器的通信路径。2023年8月21日,也就是着陆前两天,ISRO宣布轨道器与维克拉姆之间建立了双向通信,为班加罗尔的控制中心增加了一条通道。ISRO的帖子写的是“欢迎,伙伴!”
着陆两天后的2023年8月25日,ISRO发布了一张月船三号着陆器在月面上的照片,由轨道器的高分辨率相机拍摄,配的文字是“我看见你了!”PRL和ISRO的S. 维贾扬(S. Vijayan)等人的一篇论文,把OHRC图像与智慧号(Pragyan)月球车的相机结合起来,发现着陆点位于一个被掩埋的撞击坑上。按ISRO 2024年9月30日的发布,这个坑直径约160公里,深4.4公里。
资料来源与延伸阅读
- ISRO: Science Results from Chandrayaan-2 (compilation, version 1.0, August 2021)
- ISRO: Chandrayaan-2 completes a year around the Moon (August 2020)
- ISRO: Chandrayaan-2 science results
- ISRO: Lunar Science Workshop (6 and 7 September 2021)
- ISRO: Chandrayaan-2 observes effects of the coronal mass ejections from the Sun on the lunar exosphere (18 October 2025)
- ISRO: CHACE-2 onboard Chandrayaan-2 orbiter makes the first observations of the global distribution of argon-40 in the exosphere of the Moon
- ISRO: Chandrayaan-2 DFSAR and possible subsurface ice in doubly shadowed craters near the lunar south pole (27 May 2026)
- Narendranath et al., Sodium Distribution on the Moon, The Astrophysical Journal Letters 937 (2022)
- Vadawale et al., Observations of the quiet Sun during the deepest solar minimum of the past century with Chandrayaan-2 XSM, The Astrophysical Journal Letters 912 (2021)
- Outlook India (PTI): Chandrayaan-2's Vikram lander had hard landing, government tells Lok Sabha (21 November 2019)
- Scroll.in: Chandrayaan-2, lander located on Moon, trying to establish contact, says ISRO chief (8 September 2019)
- NASA: Vikram Lander Found (2 December 2019)
- ISRO: Chandrayaan-3 Details
- ISRO: LVM3-M4 / Chandrayaan-3 launch brochure
- All India Radio: Chandrayaan-3 lander module Vikram established communication with Chandrayaan-2 orbiter (21 August 2023)
- All India Radio: ISRO releases video of Chandrayaan-3 rover Pragyan rolling down to the Moon's surface (25 August 2023)
- Durga Prasad et al., Chandrayaan-3 alternate landing site: pre-landing characterisation
- ISRO: Discovery of a buried crater on the Moon, Chandrayaan-3 Vikram lander and Pragyan rover landed within it (30 September 2024)
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