嫦娥五號(hào)探測(cè)器于12月1日23時(shí)許成功著陸月面后，正按計(jì)劃進(jìn)行表取采樣。這一次，嫦娥“五妹兒”還將帶上中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司五院510所(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“航天510所”)研制的月塵帶電測(cè)量?jī)x奔向月球，將揭開(kāi)月塵飛揚(yáng)的秘密。
本次“嫦娥五號(hào)”共搭載了由該所研制的27臺(tái)/套產(chǎn)品，作為“探月家族成員”核心系統(tǒng)裝置，月塵帶電測(cè)量?jī)x被安裝在嫦娥五號(hào)著陸器的頂部，對(duì)月球白天揚(yáng)起的帶電月塵進(jìn)行測(cè)量。這將是自美國(guó)阿波羅計(jì)劃以來(lái)，人類(lèi)第一次對(duì)月球表面的帶電塵埃進(jìn)行直接測(cè)量。
上世紀(jì)六七十年代，人類(lèi)踏足月球發(fā)現(xiàn)，月球地平線上“漂浮”著一層“薄霧”，在陽(yáng)光的照射下，發(fā)出白色的“輝光”。關(guān)于“地平線輝光”，科學(xué)家們普遍認(rèn)為，是月球表面極細(xì)的粉塵顆粒(月塵)在某些作用下，揚(yáng)起和漂浮到空中后散射太陽(yáng)光形成的。
航天510所披露，月塵來(lái)源于月壤中粒徑小于20μm的顆粒，大部分屬于PM2.5。這些月塵月表環(huán)境中易發(fā)生遷移運(yùn)動(dòng)，主要的因素有有流星體濺射、人類(lèi)活動(dòng)、靜電懸浮等。
一些科學(xué)家認(rèn)為自然環(huán)境下，月塵懸浮遷移的主要原因是月塵帶電和近月表靜電場(chǎng)的存在——在太陽(yáng)光照射、太陽(yáng)風(fēng)和宇宙線等復(fù)雜的作用下，帶上了電荷，并在電場(chǎng)的作用下四散飛揚(yáng)。然而，這些作用具體是怎樣發(fā)揮作用的，一直眾說(shuō)紛紜，吸引著人類(lèi)不懈的探索。
據(jù)介紹，月塵帶電測(cè)量?jī)x由兩套相同的測(cè)量探頭組成，每套探頭又分別由一組阻滯柵網(wǎng)(阻滯勢(shì)分析儀)和一臺(tái)微質(zhì)量天平(粘性石英晶體微量天平)組成。阻滯柵網(wǎng)像扇門(mén)，在一定時(shí)候，只有滿一定條件的“月塵”才可以通過(guò)。這個(gè)條件就和月塵的帶電量有關(guān)(荷質(zhì)比)。
阻滯柵網(wǎng)由兩片帶孔的金屬片組成，上下片可以分別設(shè)置不同的電壓，這樣它們之間就可以產(chǎn)生均勻的電場(chǎng)。一旦帶電顆粒進(jìn)入柵網(wǎng)內(nèi)部，它就能受到電場(chǎng)力作用，如果電場(chǎng)力與重力方向相反，顆粒就可能被排斥出去，因而不能穿過(guò)柵網(wǎng)。
柵網(wǎng)的下方是一個(gè)由粘性薄膜和石英晶片組成的微質(zhì)量天平，它相當(dāng)于月塵顆粒的“體重秤”。它利用石英晶體的“逆壓電效應(yīng)”進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)晶體電極表面附著一定質(zhì)量后，其振動(dòng)頻率會(huì)發(fā)生改變，通過(guò)測(cè)量頻率的改變量就可以知道表面的質(zhì)量了。
航天510所稱(chēng)，這是目前最靈敏的“秤”，甚至可以測(cè)到納克級(jí)的質(zhì)量。當(dāng)通過(guò)柵網(wǎng)的月塵顆粒被粘性膜“粘住”后，這些顆粒的質(zhì)量就被稱(chēng)量出來(lái)了。于是，通過(guò)設(shè)置不同的“門(mén)檻”，不同帶電量的月塵就被測(cè)量出來(lái)了。(完)
