在月球南极寻找可利用的水冰是美国宇航局阿尔特弥斯计划的首要任务。如果月球冷阱（也称为永久阴影区）中存在水冰储层，未来的机器人或载人任务可能能够将其加工成氧气和氢气——这对于生命维持或制造火箭燃料来说是理想的选择。
但 NASA 并不是唯一一个参与这一探索的人。
中国与俄罗斯对南极挥发性资源勘探兴趣浓厚，正在合作建设国际月球研究站，开展例行科学探测、技术验证和月球资源利用等。
目前，中国已计划进行两项月球着陆器任务。中国的嫦娥七号计划于 2026 年左右发射，重点研究月球南极地区的水冰。随后，嫦娥八号计划于 2028 年左右发射，继续南极探索并展示未来月球基础设施建设技术。
发射准备
美国有可能在这一领域击败中国，美国计划于 2025 年 1 月初联合发射两艘关键航天器，即美国宇航局月球开拓者轨道器和直觉机器 IM-2 任务，这是美国宇航局商业月球有效载荷服务计划的一部分。
作为 NASA 小型行星探索创新任务 (SIMPLEx) 计划的航天器，月球开拓者号的低预算科学任务被视为次要但仍然重要的冰探测项目。它将与 IM-2（一种被称为雅典娜的 Nova-C 月球着陆器）一起发射。IM-2 着陆器和月球开拓者号月球轨道器将一起通过 SpaceX Falcon 9 火箭发射。
Intuitive Machines 发言人 Josh Marshall 告诉SpaceNews，他们计划于 2024 年第四季度将 IM-2 月球着陆器运送到美国宇航局位于佛罗里达州的肯尼迪航天中心进行发射准备，“并将任务窗口延长至 1 月”。
月球开拓者号首席研究员、加州理工学院行星科学教授 Bethany Ehlmann 告诉SpaceNews： “我们将与 IM-2 一起发射，预计很快就会发射。”
据加州理工学院称，月球开拓者号预计将于 2025 年 1 月 1 日至 5 日期间发射。
顶尖科学
埃尔曼告诉《太空新闻》，加州理工学院牵头的“月球开拓者”硬件已成功通过所有环境测试，目前正在进行最终软件和操作准备测试。接下来要做的是在发射前几周安装最终装置并运往佛罗里达进行燃料加注和集成。洛克希德·马丁公司提供了航天器，并根据与加州理工学院的合同集成了飞行系统。
埃尔曼说，对于团队来说，这五年充满挑战，但现在他们发现距离发射准备仅剩几周时间。
“月球开拓者号是美国宇航局的一种新型行星科学任务，它承担了更高的风险，但成本却低于传统的行星任务，因此可以提供一流的科学研究，”埃尔曼说。“成本节省包括商用现货零件和单弦系统航天器。”
光谱指纹
开拓者号将收集有关月球上水的形态、丰度和分布的重要数据，解答有关无空气天体上水循环的问题。
当月球开拓者号进入月球轨道并开始工作时，它将绘制月球地貌上水的光谱指纹（即反射阳光的波长），还将记录月球表面的温度。通过在一天中的不同时间观察同一地点，月球开拓者号将发现水量是否随时间发生变化。
“开拓者号的数据对于未来地面上的陆基或陆基着陆器任务至关重要，”埃尔曼说。“月球开拓者号将是迄今为止空间分辨率最高的红外成分和温度测绘卫星”，轨道器的高分辨率数据“能够告诉这些任务是左转还是右转，我们的地图会将它们导航到最感兴趣的水和矿藏。”
埃尔曼表示，航天器操作将由加州理工学院的红外处理和分析中心执行，加州理工学院和帕萨迪纳城市学院的学生将参与其中。“这是一个在完成优先科学研究的同时培养下一代人才的绝佳机会。”
跳到它
然而，研究人员并不知道月球上水冰的确切位置，也不知道其物理和化学形态，直觉机器首席科学家本·布西说。“所以，我们不知道开采起来有多容易。用陆地采矿业的术语来说，这就是‘资源’和‘储备’之间的区别。”
“冰有可能成为重要的月球资源，”布西补充道。“然而，我们目前还不知道确定这种资源性质所需的信息。”
如果 IM-2 成功着陆，将部署一架 Micro-Nova Hopper（由 NASA 资助的推进式无人机）在月球表面跳跃。Bussey 解释说，在跳跃过程中，无人机将使用匈牙利 Puli Space Technologies 提供的中子光谱仪首次直接测量月球表面的氢含量，这是水存在的关键指标。
布西说：“漏斗还将飞入一个永久阴影的陨石坑，首次提供来自这些冷阱的表面信息。”
IM-2 上还搭载有极地资源冰开采实验-1（PRIME-1），这是 NASA 为在月球上寻找水冰而设计的实验。
运气问题
夏威夷行星科学研究所高级科学家诺伯特·舍尔格霍夫 (Norbert Schörghofer) 告诉《太空新闻》，如果运气好的话，即将发射的月球航天器硬件阵列可能会发现月球冰。
绍尔格霍费尔表示，在光学波长下，永久阴影区域没有发现冰，因此前景并不乐观。
IM-2 的 PRIME-1 配备了钻头和质谱仪，但它是固定的，无法移动。着陆点太热，冰无法积聚，“但如果富含冰的物质从附近的陨石坑喷出，它可能还能存活下来，”Schörghofer 说。“这是一场赌博。”
因此，Schörghofer 表示：“微新星漏斗可能提供寻找冰的最好机会，尽管只是间接的。”
绍尔格霍费尔表示，这三种低成本方法都无法与成熟的月球科学任务相提并论，比如美国宇航局最近取消的挥发物调查极地探测车（VIPER）或中国的嫦娥七号月球着陆器。
肖尔格霍夫说，即将发射的美国月球探测器能否遇到冰层，完全取决于运气。“如果没有，下一个前往月球南极的探测任务将由其他国家执行，可能于 2026 年发射。竞赛已经开始，”他说。
