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第三期:探月譜上的排名_

 3探月譜上的排名中國很好的利用了20世紀的最後十年以及21世紀的第一個10十年,至少沒有讓自己在這一輪的月球競爭中掉隊,為將來的月球探索和開發佔據了一個有利的位置。目前中國和其他一些已經開展探月的國家均站在非常相近的起跑線上。在這種情況下,國家意志在「誰率先載人登月」的問題上將起到決定作用,而在這點上中國的優勢不言而喻。 嫦娥2號優點是最高解析度達到1米,僅次於美國。但數據傳輸速度卻落後於日本印度。

中國「嫦娥」2號與近期國外月球探測器數據對比

數據說明: 從上圖數據中可以看出,中國的「嫦娥二號」在亞洲三國的月球探測器比拼中具有相當的競爭力。其優點是在繞月飛行軌道降至15公里時CCD成像最高解析度達到1米,世界上僅略次於美國;而缺點則是數據傳輸速度較為落後。綜合實力:☆

1969美國人登上月球,是人類的第一次,亦是唯一一次。

經濟利益或有牽引,但這更像是一場不可否定的政治秀。在2007年10月24日中國發射第一顆月球探測器「嫦娥」1號之前,已經有美國、蘇聯、歐洲、日本等國家和地區組織發射了大約108顆與月球相關的探測器或飛船。同時,在可預見的未來20年,航天列強還將發射大約20顆月球探測器或飛船……中國將在月球探索中扮演什麼角色呢?

美俄相爭:人類探月歷史的頂峰

美國最早開始探索月球。1958年8月18日,美國海軍試圖發射一顆飛向月球的探測器——「先鋒」0號,但第一級火箭升空後很快就爆炸了,衛星也隨之報廢。隨後又繼續發射了「先鋒」1號、「先鋒」2號、「先鋒」3號探測器,但也均告失敗。此後,美國開始調整「先鋒」系列探測器的計劃,不再探月。

不過,蘇聯航天員加加林成功飛上太空,美國在蘇聯探月壓力下洗心革面,開展了新一輪探月計劃——「徘徊者」月球探測計劃,為鐵板釘釘的載人登月鋪路。然而,整個計劃很不走運,如其名字一般,「徘徊」二字貫穿了整個計劃。此後,美國共發射了9顆「徘徊者」月球探測器、7顆月球「勘測者」、5顆「月球軌道衛星」……拍攝了大量月球地形照片,繪製了精細的月面地圖,為「阿波羅」飛船選擇好了著陸點。

前蘇聯時代發射的第一顆「擊中」月球的探測器「月球二號」。

蘇聯當年的月球車。

有些事情很有趣。美蘇在互不知情的情況下,有一段時間做出的決定竟然無比一致。比如,兩國都在1954年5月同一周內批准了洲際導彈計劃;兩國的首次運載火箭試驗飛行也都是在1957年春天,前後相隔不到四周;更讓人驚奇的是,兩國幾乎在同一天決定開展月球計劃……事實上,世界上第一個較成功發射的月球探測器,就是蘇聯的「月球」1號。

1959年1月,在赫魯曉夫和蘇聯火箭專家謝爾蓋·科羅廖夫的支持下,蘇聯發射了「月球」1號,途中飛行順利,是人類第一顆星際探測器。兩天後,它從距月球表面5995千米的地方近距離掠過。9個月後,「月球」1號開始繞太陽公轉,陰錯陽差成為一顆「人造行星」。

1959年9月,蘇聯又發射了「月球」2號,兩天後它飛抵月球,成功撞擊了月球,是第一個到達月球的人類使者,首次實現了從地球到另一個天體的飛行。同年10月,蘇聯「月球」3號飛往月球,三天後環繞到月球背面,拍攝了人類第一張月球背面照片。1966年2月,蘇聯的「月球」9號搶先在月球成功軟著陸,又是人類第一次。

阿波羅11號搭載3名宇航員成功登月,使美國在和蘇聯的太空競賽中勝出。

月球勘測軌道飛行器(LRO)拍攝的阿波羅11號著陸點

另一邊廂,美國則卯足了勁用載人登月來還擊蘇聯。1967年,美國開始執行以載人登月為目的的「阿波羅」工程。「阿波羅」11號飛船在1969年7月16日點火升空,19日進入月球軌道,20日分離登月艙與指令艙,21日5點17分在月球著陸,11點56分宇航員尼爾·阿姆斯特朗踏上月球表面……

美國人成功登月,擊碎了蘇聯人的登月幻想,蘇聯的弱勢開始凸顯。事實上,蘇聯的載人登月計劃一直不怎麼堅定,也不怎麼明朗。蘇聯之所以沒有登月成功,主要原因還是缺乏像美國「土星」5號那樣穩定的大推力火箭。蘇聯只好一方面繼續硬著頭皮進行無人登月活動,同時將重點轉向空間站。

阿姆斯特朗帶回月球岩石之後兩個月,據蘇聯宣稱,蘇聯發射了「月球」16號並成功著陸月球,用鑽頭採集了120克月岩,裝入回收艙帶回地球。蘇聯最後一個「月球」24號探測器於1976年8月9日發射,鑽采帶回了170克月岩樣品。至此,蘇聯對月球探測宣告完成。蘇聯(俄羅斯)至今未有月球探測器發射。

人類在月球上留下的第一個腳印。

阿波羅登月後,人類的第一輪月球探索熱潮告一段落。從此以後,美國和蘇聯都膩歪了月球。美國只是在1990年代之後零星有一些先進探測器的發射任務。美國直到成功登月40周年紀念之後,才啟動了新的探月計劃。2009年10月,「月球勘測軌道飛行器」和「月球坑觀測和感測衛星」 (LRO/LCROSS)這兩個探測器撞擊月球,發現了月球上存在水的證據,是近期人類最具科學價值的探月行動。而反觀曾被軍備競賽拖垮的俄羅斯,如今的探月計劃只好更多的依靠國際合作,探月的目的就是要開發和利用月球上的礦物資源。

歐空局SMART-1探月:掀起探月新高潮

歐洲空間局沒有很成熟的載人航天計劃,深空探測是它相當重視的領域,於是它搞了一個Small Missions for Advanced Research in Technology計劃,即SMART-1號月球探測器。這是世界上第一個聯合使用太陽能推進系統和月球引力的空間探測器,其中安裝了一部解析度為40米的光學照相機、一架紅外分光儀和一架X射線分光儀用於探測月球。

2003年9月27日,「SMART-1」順利升空,並在經過將近3年的繞月飛行後,於2006年9月3日,以每秒2公里的速度撞擊月球,實現了歐盟首次定點撞月。在工作期間,「SMART-1」進行了大量科學試驗,拍攝並傳回了月球表面的2萬多張圖像,詳細繪製了月球表面地形地貌圖和礦物分布圖,採集了其表面岩石的化學成分等重要信息。

這顆探測器幸運地誕生於互聯網時代,無論探月照片發布,還是撞月直播,都被世人廣泛關注。SMART-1激勵了很多航天國家加緊探月。

此外,歐空局並不禁止各成員國單獨開展太空探索項目。在新一輪探月熱潮中,德國和英國躍躍欲試。德國航空航天中心打算在2012至2013年間,實施德國有史以來第一個探月項目「月球探索軌道器」。探測器將藉助微波和鑽地雷達,「看透」月球表面以下2米~100米,了解月球的內部構造,並測繪月球表面微弱引力和磁場的三維彩圖。而英國則準備在2014年開展「月光」(全稱為「月球輕型內部與通信實驗」)探測任務。

日本「輝夜姬」探月:搭載觀測設備最多

日本1990年發射的第一個月球探測器飛天號。

1990年,日本率先開啟了第二輪探月熱潮,嘗試了第一次月球探索,發射了重143千克的「飛天」號月球探測器,該探測器最後撞向月球。日本成為第三個探測月球的國家。新一輪略帶競爭性質的探月比賽開始了。

此後,日本又規划了「月球-A」探測計劃,但此計劃拖得時間太長,技術跟不上時代,最後不了了之。

日本JAXA在2007年9月14日發射了耗資2.7億美元的「輝夜姬」號(上圖)月球探測器。

1998年,日本決心開展新的月球探測計劃——「輝夜姬」探月工程。2007年9月14日發射了耗資2.7億美元的「輝夜姬」號月球探測器。日本JAXA官員表示,此計劃是繼美國「阿波羅計劃」以來最大的月球計劃。「輝夜姬」號運行高度距離月面平均100公里,搭載了14台觀測設備,是所有探月器中最多的。儀器的精確度是過往的10倍至100倍,主要用來探勘月球地形,元素分布和月球重力,並尋找岩漿海洋。科學家認為這些數據有助研究月球的形成過程。2009年6月,「月球女神」在月球降落,完成使命。不過,中國空間技術院一位不願透露姓名的專家表示,由於工程技術考慮不足,「月球女神」只有一個載荷有效,其他載荷獲得的科學數據遠沒有預測的那麼多,「相對比較尷尬」。

由於日本是一個本土資源匱乏的國家,在地球資源日漸緊張的今天,日本寄希望於太空,日本宇航局(JAXA)曾提出在比月球更遠的「宇宙深處」建造觀測宇宙和探測行星的「深宇宙港」的報告。

近日,日本政府宇宙開發戰略總部報告中,又提出2015年實現月表軟著陸,2020年在月球南極建立無人探測基地,由機器人進行為期數月的探測的計劃。報告還提及了載人航天活動,認為到2020年前後應投入約900億日元研發相關技術。

印度「月船」:歐美助力,與中國「嫦娥」十分類似

印度「月船」1號(Chandrayaan-1)結構圖。

印度「月船一號」整裝待發。

印度在航天上一直視中國為競爭對手,希望趕在中國之前發射月球探測器,但是由於技術總是欠缺,準備得還是晚了點,「月球飛船一號」獲得歐美國家參與協助,是一次合作探月。它裝載了十一個探月儀器,其中五個由印度自行研製,包括撞擊探測器,另有四個屬於歐洲聯盟,美國也在探測器上安裝了微型合成孔徑雷達等兩個儀器,用以測量月球表面是否含有水、冰和礦藏資源。2008年10月22日,他們實現了夙願,發射了「月船」1號,不過還是晚於中國。

2008年11月15日,印度首艘無人月球探測船昨晚在繞月軌道上,釋出一枚鐫有印度國旗圖案的月球撞擊探測器,成功觸擊月球表面,使印度成為美、俄和歐洲聯盟之後,第四個國旗圖案出現在月表的國家。不過,在運行10個月後,「月船一號」於2009年8月失去與地面的聯絡。但很多印度人並不認為這是一次失敗的計劃,因為「月船一號」已經完成發射和進入月球軌道的任務。

印度還與探月基礎雄厚但一直未能重返月球的俄羅斯合作,準備發射「月船」2號,和中國的嫦娥工程二期計劃非常類似。月船二號將由三個部分組成,包括繞月軌道飛行器、月球降落艙和登月機器人。

印度空間研究組織ISRO主席馬達范·奈爾(G. Madhavan Nair)曾表示,ISRO希望在2010至2011年間將一顆帶動力的月球車降落在月球表面上,作為月船計劃的第二部分。該月球車將使用車輪在月球表面上移動,採集一些泥土及岩石的標本,在月球上完成化學實驗,並將數據發送至軌道衛星。軌道衛星再把接收到的數據傳送回地球。

中國「嫦娥」系列探月:來得有點遲

作為亞洲的另一個大國,中國一直緊盯世界航天動態。在一些重要航天事件上,中國總是落後日本幾個月,這讓中國一直心有不甘。

中國探月計劃也是起始於上世紀90年代。最早有人提出,趕在香港回歸中國之前,向月球發射一枚「鐵餅」,希望在月球烙上中國的痕迹,見證香港回歸。但是此設想後來被放棄,因為對比國際上探月計劃,該想法缺乏科學意義。

1995年,863計劃航天領域專家委員會提出並下達了「我國開展月球探測的必要性和可行性研究」課題。1998年,經過慎重的思考和廣泛深入的戰略研究,在國防科工委起草《中國的航天》白皮書的過程中,第一次出現了「 開展以月球探測為主的深空探測的預先研究」這一後來對探月工程產生重大影響的明確闡述。

2004 年1 月繞月探測工程正式立項。中國的月球探測工程也叫嫦娥工程,共包括三期工程。當前開展的一期工程,是向月球發射繞月飛行的月球探測器,因而一期工程既可稱為月球探測一期工程或嫦娥一期工程,也可稱為繞月探測工程。第二期工程要軟著陸月球,第三期則要採樣返回。

中國第一顆月球衛星「嫦娥一號」結構圖。嫦娥二號作為它的備份星,外觀結構基本相同。

嫦娥一號衛星拍攝數據製作的中國第一幅全月球影像圖,是目前世界上已公布的月球影像圖中最完整的一張。

2007年10月24日,中國「嫦娥」1號在西昌衛星發射中心發射成功。此後,它在距離月面200公里的軌道對月球進行了一年的探測工作,獲取了月球表面三維影像,分析了月球表面有關物質元素的分布特點、探測月壤厚度、探測地月空間環境等。中國也成為世界第五個發射月球探測器的國家或地區。

這次要發射的中國「嫦娥」2號是「嫦娥」1號的備份星,也是嫦娥工程跨入二期工程的先導星,將提供能高精度的月球數據,為「嫦娥」3號、4號軟著陸月球做準備。「嫦娥一號」在距月面200公里處被月球捕獲,而這次「嫦娥二號」將在距月面100公里處進行制動,飛行速度更快、軌道更低、制動量更大,同時月球不均勻重力場對衛星軌道的攝動影響也相應增大,大大提高了對衛星制動控制精度的要求。另外,「嫦娥二號」還要測試將飛行軌道由100公里圓軌道調整為遠月點100公里、近月點15公里的橢圓軌道的能力。這使得嫦娥二號搭載的高清CCD相機在近月點(15公里)時的最高解析度可達到1米左右,在國際上僅次於「航天一哥」美國。這意味著如果條件具備,「嫦娥」2號甚至可能拍到「阿波羅」登月痕迹,比如遺棄的月球車和登月艙降落台,這樣可以幫助驗證曾經的載人登月是真是假,終結數十年來流傳不熄的阿波羅登月陰謀論。當然,這不是「嫦娥」2號此行的目的。此外,「嫦娥二號」的數據傳輸速率也由「嫦娥一號」的3兆每秒翻倍為6兆每秒,還將進行12兆每秒的傳播速率試驗,但單就這一領域,中國仍然落後於日本及印度。

中國的月球探測器著陸月表想像圖。

距離載人登月,中國至少還有「著陸」和「返回」兩步要走。2013年「嫦娥三號」將實現中國在月球軟著陸和地外天體表面無人巡視的「零的突破」。而探月第三期工程時間的定在2011至2020年,目標是月面巡視勘察與採樣返回。其中前期主要是研製和發射新型軟著陸月球巡視車,對著陸區進行巡視勘察。後期即2015年以後,研製和發射小型採樣返回艙、月表鑽岩機、月表採樣器、機器人操作臂等,採集關鍵性樣品返回地球,對著陸區進行考察。但眾人所關心的載人登月行動,則暫時未有時間表。

結語

如果說上個世紀美蘇的月球較量是地面上政治的延續,而最終以美國的完勝而收場的話,那麼隨著地球環境變化和人口增長、資源枯竭的壓力越來越明顯,本世紀人類的月球探索則代有更強的實際意義和目的性。中國很好的利用了20世紀的最後十年以及21世紀的第一個10十年,至少沒有讓自己在這一輪的月球競爭中掉隊,為將來的月球探索和開發佔據了一個有利的位置。目前看來,除了美國之外,綜合考慮國力、政治經濟、航天科技和國家意志等因素,中國和其他一些已經開展探月的國家均站在非常相近的起跑線上。在這種情況下,國家意志在「誰率先載人登月」的問題上將起到決定作用,而在這點上中國的優勢不言而喻。事實上,奧巴馬政府在上台之後表示要放棄旨在重返月球的「星座計劃」後,西方媒體紛紛預測下一個登月者將會是中國。

綜合實力:☆ (文/龔東)

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