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嫦娥“五妹儿”:人类首次对带电月尘进行直接测量

嫦娥“五妹儿”:人类首次对带电月尘进行直接测量

2020年12月03日 13:30 来源:中国新闻网参与互动参与互动
嫦娥“五妹儿”:人类首次对带电月尘进行直接测量
    图为月尘带电测量仪研制现场。(资料图)航天510所供图

  中新网兰州12月3日电 (记者 魏建军)嫦娥五号探测器于12月1日23时许成功着陆月面后,正按计划进行表取采样。这一次,嫦娥“五妹儿”还将带上中国航天科技集团有限公司五院510所(以下简称“航天510所”)研制的月尘带电测量仪奔向月球,将揭开月尘飞扬的秘密。

  本次“嫦娥五号”共搭载了由该所研制的27台/套产品,作为“探月家族成员”核心系统装置,月尘带电测量仪被安装在嫦娥五号着陆器的顶部,对月球白天扬起的带电月尘进行测量。这将是自美国阿波罗计划以来,人类第一次对月球表面的带电尘埃进行直接测量。

图为月尘带电测量仪。航天510所供图
图为月尘带电测量仪。航天510所供图

  上世纪六七十年代,人类踏足月球发现,月球地平线上“漂浮”着一层“薄雾”,在阳光的照射下,发出白色的“辉光”。关于“地平线辉光”,科学家们普遍认为,是月球表面极细的粉尘颗粒(月尘)在某些作用下,扬起和漂浮到空中后散射太阳光形成的。

  航天510所披露,月尘来源于月壤中粒径小于20μm的颗粒,大部分属于PM2.5。这些月尘月表环境中易发生迁移运动,主要的因素有有流星体溅射、人类活动、静电悬浮等。

  一些科学家认为自然环境下,月尘悬浮迁移的主要原因是月尘带电和近月表静电场的存在——在太阳光照射、太阳风和宇宙线等复杂的作用下,带上了电荷,并在电场的作用下四散飞扬。然而,这些作用具体是怎样发挥作用的,一直众说纷纭,吸引着人类不懈的探索。

  据介绍,月尘带电测量仪由两套相同的测量探头组成,每套探头又分别由一组阻滞栅网(阻滞势分析仪)和一台微质量天平(粘性石英晶体微量天平)组成。阻滞栅网像扇门,在一定时候,只有满一定条件的“月尘”才可以通过。这个条件就和月尘的带电量有关(荷质比)。

  阻滞栅网由两片带孔的金属片组成,上下片可以分别设置不同的电压,这样它们之间就可以产生均匀的电场。一旦带电颗粒进入栅网内部,它就能受到电场力作用,如果电场力与重力方向相反,颗粒就可能被排斥出去,因而不能穿过栅网。

  栅网的下方是一个由粘性薄膜和石英晶片组成的微质量天平,它相当于月尘颗粒的“体重秤”。它利用石英晶体的“逆压电效应”进行测量。当晶体电极表面附着一定质量后,其振动频率会发生改变,通过测量频率的改变量就可以知道表面的质量了。

  航天510所称,这是目前最灵敏的“秤”,甚至可以测到纳克级的质量。当通过栅网的月尘颗粒被粘性膜“粘住”后,这些颗粒的质量就被称量出来了。于是,通过设置不同的“门槛”,不同带电量的月尘就被测量出来了。(完)

【编辑:房家梁】
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