注冊(cè)測(cè)繪師

人類探月那些事兒，你知道多少？

月球是距離地球最近的天體，也是人類開展深空探測(cè)活動(dòng)的第一站。全國(guó)空間探測(cè)技術(shù)首席科學(xué)傳播專家龐之浩向科技日?qǐng)?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(cè)器，其中美國(guó)60個(gè)，蘇聯(lián)64個(gè)，中國(guó)4個(gè)，日本2個(gè)，歐洲1個(gè)，印度1個(gè)，成功率約為50%。人類探月那些事兒，你知道多少？

1.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(hào)”，拉開了人類探月的序幕，同時(shí)也在美蘇探月競(jìng)爭(zhēng)中占得了先機(jī)。

2天后，“月球一號(hào)”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(cè)器。此后它以450天為周期圍繞太陽(yáng)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(hào)”，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(hào)”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(cè)器，開展了巡視探測(cè)、采樣返回等活動(dòng)。此外還發(fā)射過“宇宙”“探測(cè)器”系列月球探測(cè)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(cè)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(hào)”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(yáng)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(jìng)爭(zhēng)進(jìn)入白熱化，蘇聯(lián)連續(xù)發(fā)射“聯(lián)盟二號(hào)”“聯(lián)盟三號(hào)”以及“探測(cè)器五號(hào)”“探測(cè)器六號(hào)”，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(cè)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)。

2.美國(guó)：后發(fā)先至登上月球

在這場(chǎng)探月競(jìng)賽早期，美國(guó)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(guó)完成了對(duì)蘇聯(lián)的反超。

1961年5月25日，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)肯尼迪向世界宣布，美國(guó)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(guó)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(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)完成了“土星”重型火箭的設(shè)計(jì)，并對(duì)登月軌道進(jìn)行了研究。1965年至1966年，美國(guó)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(duì)接、軌道機(jī)動(dòng)、月面登陸等關(guān)鍵技術(shù)，為登月儲(chǔ)備了大量數(shù)據(jù)。1968年，“阿波羅8號(hào)”完成首次繞月飛行;1969年，“阿波羅10號(hào)”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(hào)”飛船迎來了發(fā)射倒計(jì)時(shí)。美國(guó)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(hào)”的舷梯，用腳上的九號(hào)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(duì)個(gè)人來說這是一小步，但對(duì)人類來說這是巨大的飛躍?！?/p>

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(hào)”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(wàn)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(guó)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(chǎng)以政治目的為主、科學(xué)目的為輔的探月競(jìng)爭(zhēng)中，蘇美兩國(guó)共發(fā)射上百個(gè)形態(tài)各異的月球探測(cè)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(duì)月球、地球和太陽(yáng)系的認(rèn)識(shí)，取得了劃時(shí)代的成就。

3.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(shì)逐漸緩和。蘇聯(lián)退出了載人登月競(jìng)爭(zhēng)，美國(guó)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(hào)’重型火箭，相當(dāng)于燒掉一艘航空母艦?！敝袊?guó)航天科工二院研究員楊宇光告訴記者。

龐之浩介紹，一枚“土星五號(hào)”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(guó)政府總預(yù)算的4.5%左右，平均每個(gè)美國(guó)家庭要負(fù)擔(dān)400多美元。這讓美國(guó)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(cè)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(cè)裝備。計(jì)劃探月的國(guó)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(cè)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(cè)器，成為世界上第三個(gè)探測(cè)月球的國(guó)家。

1990年1月24日，日本原宇宙科學(xué)研究所研制的“飛天號(hào)”探測(cè)器，攜帶一顆名為“造箭室”的小衛(wèi)星發(fā)射升空。“造箭室”被釋放到繞月球飛行的軌道，但很快出現(xiàn)故障而失靈?！帮w天號(hào)”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(hào)”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(cè)器。但由于著陸器難題遲遲未能破解，在倉(cāng)庫(kù)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。

4.其他：第二輪探月高潮仍將繼續(xù)

1994年1月25日，美國(guó)發(fā)射了“克萊門汀”探測(cè)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(guó)發(fā)射的“勘探者”月球探測(cè)器，再次證實(shí)月球上有水冰。它在壽命末期攜帶美國(guó)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(cè)到水蒸氣。

2003年9月27日，歐洲發(fā)射了首顆月球探測(cè)器“斯瑪特-1”。它是世界上首個(gè)正式應(yīng)用太陽(yáng)能電推進(jìn)系統(tǒng)飛向月球的探測(cè)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(hào)”探測(cè)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(cè)工程”?！霸铝僚褚惶?hào)”由1個(gè)主探測(cè)器和2個(gè)子探測(cè)器組成，一些儀器的探測(cè)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(hào)”，標(biāo)志著印度也躋身了“探月俱樂部”。該探測(cè)器除了對(duì)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(cè)裝置。探測(cè)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(hào)”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(guó)媒體2017年報(bào)道稱，已失聯(lián)8年的“月船一號(hào)”被發(fā)現(xiàn)仍在進(jìn)行繞月飛行。

2009年6月18日，美國(guó)一次發(fā)射了“月球勘測(cè)軌道器”和“月球坑觀測(cè)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(cè)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(cè)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(guó)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(cè)器”，其任務(wù)分別為精確測(cè)量月球重力場(chǎng)，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(cè)活動(dòng)可能對(duì)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(cè)。

未來幾年，人類還將開展多次月球探測(cè)活動(dòng)。除了我國(guó)將要實(shí)施的嫦娥四號(hào)、嫦娥五號(hào)任務(wù)，印度計(jì)劃2019年發(fā)射“月船二號(hào)”，日本將發(fā)射“月球調(diào)查智能著陸器”，美國(guó)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。

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（責(zé)任編輯：gx）

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