中國國家航天局有關(guān)人士在11月舉行的亞太空間合作組織大會(huì)期間透露,,嫦娥四號月球探測器計(jì)劃于12月初發(fā)射,。國防科工局探月與航天工程中心主任劉繼忠此前曾表示,,嫦娥四號任務(wù)有望實(shí)現(xiàn)人類探測器首次造訪月球背面,,首次實(shí)現(xiàn)人類航天器在地月L2點(diǎn)對地對月中繼通信,或?qū)@得一批重大原創(chuàng)性科學(xué)研究成果,。
月球是距離地球最近的天體,,也是人類開展深空探測活動(dòng)的第一站。全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專家龐之浩向科技日報(bào)記者介紹,,1959年至2017年年底,,人類共發(fā)射132個(gè)月球探測器,其中美國60個(gè),,蘇聯(lián)64個(gè),,中國4個(gè),日本2個(gè),,歐洲1個(gè),,印度1個(gè),成功率約為50%,。
蘇聯(lián)拉開人類探月序幕
1959年1月2日,,蘇聯(lián)經(jīng)歷了“月球計(jì)劃”三次任務(wù)失敗后,終于成功發(fā)射“月球一號”,,拉開了人類探月的序幕,,同時(shí)也在美蘇探月競爭中占得了先機(jī)。
2天后,,“月球一號”從大約6000公里外掠過月球,,成為人類首個(gè)飛越月球的探測器。此后它以450天為周期圍繞太陽公轉(zhuǎn),,變成了一顆人造行星,。
同年9月12日,蘇聯(lián)發(fā)射了“月球二號”,,飛行2天后撞擊月球,,成為世界首個(gè)在月球表面硬著陸的航天器。10月4日,,“月球三號”升空,,3天后傳回了月球背面的照片,覆蓋了月球背面約70%的面積,。
到1976年,,蘇聯(lián)先后發(fā)射了24個(gè)“月球”系列探測器,開展了巡視探測,、采樣返回等活動(dòng),。此外還發(fā)射過“宇宙”“探測器”系列月球探測器。
除了多次無人探月活動(dòng),,蘇聯(lián)于1962年啟動(dòng)了載人繞月/登月計(jì)劃,,打算在1967年實(shí)現(xiàn)載人繞月飛行,、1968年將航天員送上月球。
不過,,自從1961年航天員加加林進(jìn)入太空后,,蘇聯(lián)的航天技術(shù)發(fā)展開始有些力不從心。至1965年,,雖然他們完成了多次月球探測任務(wù),,獲取了大量月球照片和資料,但用于登月的飛船和火箭系統(tǒng)研制進(jìn)展緩慢,。
1967年,,航天員弗拉迪米爾·科馬洛夫獨(dú)自乘坐“聯(lián)盟一號”飛船,完成了一天一夜的太空飛行,。然而4月24日,,飛船出現(xiàn)了一系列故障。據(jù)資料顯示,,當(dāng)時(shí)飛船右側(cè)太陽能電池陣不能工作,、無線電短波發(fā)射器無法使用、飛船姿態(tài)失控,。在緊急自動(dòng)返回失敗后,,飛船只能用危險(xiǎn)的緊急彈道手動(dòng)強(qiáng)制返回。由于姿態(tài)不正,,飛船的主降落傘和備用降落傘纏繞在一起無法打開,,最終以每秒上百米的速度墜毀,科馬洛夫悲壯犧牲,。
1968年,,探月競爭進(jìn)入白熱化,蘇聯(lián)連續(xù)發(fā)射“聯(lián)盟二號”“聯(lián)盟三號”以及“探測器五號”“探測器六號”,,以求挽回局面,。但到了1969年,其發(fā)射的月球車升空后爆炸,、N-1火箭首飛墜毀,、月表樣本采集探測器發(fā)射失敗,一連串慘痛失利,,讓蘇聯(lián)的登月計(jì)劃遭受重創(chuàng),。
美國 后發(fā)先至登上月球
在這場探月競賽早期,美國一直處于下風(fēng),。先后實(shí)施過“先驅(qū)者”“徘徊者”“勘察者”“月球軌道器”“探險(xiǎn)者”等探月計(jì)劃,,到阿波羅計(jì)劃實(shí)現(xiàn)載人登月時(shí),美國完成了對蘇聯(lián)的反超。
1961年5月25日,,時(shí)任美國總統(tǒng)肯尼迪向世界宣布,美國要用10年時(shí)間,,實(shí)施雄偉的阿波羅載人登月計(jì)劃,。這一決定給美國此前緩慢推進(jìn)的航天發(fā)展帶來了強(qiáng)大激勵(lì)。
1962年,,美國國家航空航天局(NASA)完成了“土星”重型火箭的設(shè)計(jì),,并對登月軌道進(jìn)行了研究。1965年至1966年,,美國從“雙子座”載人飛行,、“勘察者”計(jì)劃、“月球軌道器”計(jì)劃中掌握了載人空間飛行,、空間對接,、軌道機(jī)動(dòng)、月面登陸等關(guān)鍵技術(shù),,為登月儲備了大量數(shù)據(jù),。1968年,“阿波羅8號”完成首次繞月飛行,;1969年,,“阿波羅10號”完成載人登月前的最后一次載人飛行任務(wù)。
1969年,,在蘇聯(lián)連射連敗的哀樂聲中,,“阿波羅11號”飛船迎來了發(fā)射倒計(jì)時(shí)。美國東部時(shí)間7月20日22時(shí)56分,,航天員阿姆斯特朗爬下“阿波羅11號”的舷梯,,用腳上的九號半靴子在月球表面踩下了深深印記。他說出了那句人類航天史上的名言:“對個(gè)人來說這是一小步,,但對人類來說這是巨大的飛躍,。”
阿波羅計(jì)劃也并非一帆風(fēng)順,,1970年發(fā)射的“阿波羅13號”飛船就遭遇了意外,。4月11日,航天員吉姆·洛威爾,、杰克·斯威格特,、弗萊德·海斯搭乘該飛船升空,第二天服務(wù)艙發(fā)生爆炸,,造成水,、氧氣外泄,同時(shí)損壞了電池組及二氧化碳過濾設(shè)備。地面指揮中心命令飛行乘組放棄登月,,轉(zhuǎn)移到?jīng)]有受損的登月艙,,繞到月球背面利用彈弓效應(yīng)返回。這次事件中,,數(shù)以萬計(jì)的科學(xué)家自發(fā)投身于拯救行動(dòng)中,,幫助航天員解決了一道道難題,最終使飛船濺落于南太平洋,,創(chuàng)造了航天史上的一次偉大奇跡,。
從1969年到1972年,美國共完成6次載人登月,,將12名航天員送上月球,,帶回了382公斤月球樣品,獲取了大量科學(xué)數(shù)據(jù),。
龐之浩表示,,在這場以政治目的為主、科學(xué)目的為輔的探月競爭中,,蘇美兩國共發(fā)射上百個(gè)形態(tài)各異的月球探測器,,掀起了人類首次探月高潮。雖然是以政治目的為主,,但這場競爭也促進(jìn)了航天技術(shù)發(fā)展,,帶動(dòng)了一系列新技術(shù)的創(chuàng)新與推廣應(yīng)用,大大提高了人類對月球,、地球和太陽系的認(rèn)識,,取得了劃時(shí)代的成就。
日本 “探月俱樂部”第三個(gè)成員
上世紀(jì)70年代中期,,美蘇冷戰(zhàn)形勢逐漸緩和,。蘇聯(lián)退出了載人登月競爭,美國也從狂熱中冷卻,,停止了登月活動(dòng),。
“當(dāng)時(shí)有一種說法:每發(fā)射一艘用于登月的‘土星五號’重型火箭,相當(dāng)于燒掉一艘航空母艦,?!敝袊教炜乒ざ貉芯繂T楊宇光告訴記者。
龐之浩介紹,,一枚“土星五號”火箭造價(jià)高達(dá)5億美元,,一艘阿波羅登月飛船比等重黃金貴十多倍。阿波羅計(jì)劃歷時(shí)11年,,耗資255億美元,,為實(shí)施該計(jì)劃,,NASA每年預(yù)算占到美國政府總預(yù)算的4.5%左右,平均每個(gè)美國家庭要負(fù)擔(dān)400多美元,。這讓美國承受了巨大的經(jīng)濟(jì)壓力,。
由于這是一項(xiàng)“不惜代價(jià)”的工程,且技術(shù)難度極大,,因此除了性價(jià)比低,,其可靠性也不高,承擔(dān)著很大風(fēng)險(xiǎn),。楊宇光認(rèn)為,該工程技術(shù)途徑比較冒進(jìn),,一些設(shè)備冗余,,從安全性角度來看十分冒險(xiǎn)。
因而在接近20年間,,全世界進(jìn)入了深入研究探月意義的冷靜思考階段,。美蘇開始消化、分析已經(jīng)獲取的月球探測資料,,將相關(guān)技術(shù)向各領(lǐng)域轉(zhuǎn)化,、推廣和應(yīng)用,并加速研制新的空間往返運(yùn)輸系統(tǒng)和高效探測裝備,。計(jì)劃探月的國家或組織也在總結(jié)探月活動(dòng)耗資大,、效率低的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn),尋找新的探測思路和戰(zhàn)略,。
這一時(shí)期,,只有日本發(fā)射了一顆月球探測器,成為世界上第三個(gè)探測月球的國家,。
1990年1月24日,,日本原宇宙科學(xué)研究所研制的“飛天號”探測器,攜帶一顆名為“造箭室”的小衛(wèi)星發(fā)射升空,?!霸旒摇北会尫诺嚼@月球飛行的軌道,但很快出現(xiàn)故障而失靈,?!帮w天號”則進(jìn)入一條大橢圓地球軌道,在這條軌道上10次從月球附近飛過,。最終“飛天號”進(jìn)入了月球軌道,,但并未繞月,而是在1993年4月10日受控墜毀在月面,。
這次試探性的任務(wù),,主要目的是幫助日本掌握空間探索和軌道控制技術(shù),,從探月角度來說并不成功。隨后日本啟動(dòng)了新的探月計(jì)劃,,試圖在1995年發(fā)射“月球-A”探測器,。但由于著陸器難題遲遲未能破解,在倉庫中沉睡了10多年的“月球-A”嚴(yán)重老化,,該計(jì)劃于2007年被取消,。
第二輪 探月高潮仍將繼續(xù)
1994年1月25日,美國發(fā)射了“克萊門汀”探測器,,獲得了當(dāng)時(shí)最詳細(xì)的月球表面圖像,,并發(fā)現(xiàn)月球南極可能存在大量水冰。這次任務(wù)也宣告了全球第二次探月高潮到來,。
1998年1月7日美國發(fā)射的“勘探者”月球探測器,,再次證實(shí)月球上有水冰。它在壽命末期攜帶美國天文學(xué)家蘇梅克的骨灰,,撞擊了月球南極一座環(huán)形山的內(nèi)側(cè)山壁,,以便將其遺愿永留月球。遺憾的是,,由于種種原因,,這次撞擊后沒有觀測到水蒸氣。
2003年9月27日,,歐洲發(fā)射了首顆月球探測器“斯瑪特-1”,。它是世界上首個(gè)正式應(yīng)用太陽能電推進(jìn)系統(tǒng)飛向月球的探測器。
此前探月受挫的日本,,于2007年9月14日發(fā)射了“月亮女神一號”探測器,,并將這次任務(wù)稱為“阿波羅計(jì)劃后規(guī)模最大的月球探測工程”?!霸铝僚褚惶枴庇?個(gè)主探測器和2個(gè)子探測器組成,,一些儀器的探測精確度達(dá)到了以往同類儀器的10倍至100倍。
于2008年10月22日升空的“月船一號”,,標(biāo)志著印度也躋身了“探月俱樂部”,。該探測器除了對月球地質(zhì)結(jié)構(gòu)和礦物資源進(jìn)行調(diào)查,還攜帶了一個(gè)月球撞擊探測裝置,。探測器進(jìn)入月球軌道后,,該裝置以每秒75米的速度彈出,撞向月球,,并不斷拍攝月面,,為印度后續(xù)選擇月球車著陸位置積累資料。不過“月船一號”并未按計(jì)劃完成為期兩年的任務(wù),,而在2009年失聯(lián),。有趣的是,,英國媒體2017年報(bào)道稱,已失聯(lián)8年的“月船一號”被發(fā)現(xiàn)仍在進(jìn)行繞月飛行,。
2009年6月18日,,美國一次發(fā)射了“月球勘測軌道器”和“月球坑觀測與感知衛(wèi)星”。前者在距月面50公里的圓軌道飛行,,工作至今,,其探測載荷分辨率優(yōu)于1米,為目前世界最高,。后者是世界首個(gè)專用撞擊式月球探測器,,于2009年10月9日猛烈撞擊月面,確認(rèn)月球上有不少水,。
2011年和2013年,,美國先后發(fā)射了“月球重力恢復(fù)和內(nèi)部實(shí)驗(yàn)室”和“月球大氣和塵埃環(huán)境探測器”,其任務(wù)分別為精確測量月球重力場,,以及分析月球稀薄的大氣組成,、研究月面塵埃作用,、了解未來探測活動(dòng)可能對月球環(huán)境造成的影響等,。完成使命后,它們均進(jìn)行了撞擊式探測,。
未來幾年,,人類還將開展多次月球探測活動(dòng)。除了我國將要實(shí)施的嫦娥四號,、嫦娥五號任務(wù),,印度計(jì)劃2019年發(fā)射“月船二號”,日本將發(fā)射“月球調(diào)查智能著陸器”,,美國也宣稱要載人重返月球,。可以預(yù)見,,月球上將再次熱鬧起來,。(記者 付毅飛)
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