3
探月谱上的排名
中国很好的利用了20世纪的最后十年以及21世纪的第一个十年,至少没有让自己在这一轮的月球竞争中掉队,为将来的月球探索和开发占据了一个有利的位置。目前中国和其他一些已经开展探月的国家均站在非常相近的起跑线上。在这种情况下,国家意志在“谁率先载人登月”的问题上将起到决定作用,而在这点上中国的优势不言而喻。
嫦娥2号优点是最高分辨率达到1米,仅次于美国。但数据传输速度却落后于日本印度。

1969年,美国人率先登上月球,是人类的第一次。

经济利益或有牵引,但这更像是一场不可否定的政治秀。在2007年10月24日中国发射第一颗月球探测器“嫦娥”1号之前,已经有美国、苏联、欧洲、日本等国家和地区组织发射了大约108颗与月球相关的探测器或飞船。同时,在可预见的未来20年,航天列强还将发射大约20颗月球探测器或飞船……中国将在月球探索中扮演什么角色呢?

美俄相争:人类探月历史的顶峰

美国最早开始探索月球。1958年8月18日,美国海军试图发射一颗飞向月球的探测器——“先锋”0号,但第一级火箭升空后很快就爆炸了,卫星也随之报废。随后又继续发射了“先锋”1号、“先锋”2号、“先锋”3号探测器,但也均告失败。此后,美国开始调整“先锋”系列探测器的计划,不再探月。

不过,苏联航天员加加林成功飞上太空,美国在苏联探月压力下洗心革面,开展了新一轮探月计划——“徘徊者”月球探测计划,为铁板钉钉的载人登月铺路。然而,整个计划很不走运,如其名字一般,“徘徊”二字贯穿了整个计划。此后,美国共发射了9颗“徘徊者”月球探测器、7颗月球“勘测者”、5颗“月球轨道卫星”……拍摄了大量月球地形照片,绘制了精细的月面地图,为“阿波罗”飞船选择好了着陆点。

前苏联时代发射的第一颗“击中”月球的探测器“月球二号”。

苏联当年的月球车。

有些事情很有趣。美苏在互不知情的情况下,有一段时间做出的决定竟然无比一致。比如,两国都在1954年5月同一周内批准了洲际导弹计划;两国的首次运载火箭试验飞行也都是在1957年春天,前后相隔不到四周;更让人惊奇的是,两国几乎在同一天决定开展月球计划……事实上,世界上第一个较成功发射的月球探测器,就是苏联的“月球”1号。

1959年1月,在赫鲁晓夫和苏联火箭专家谢尔盖·科罗廖夫的支持下,苏联发射了“月球”1号,途中飞行顺利,是人类第一颗星际探测器。两天后,它从距月球表面5995千米的地方近距离掠过。9个月后,“月球”1号开始绕太阳公转,阴错阳差成为一颗“人造行星”。

1959年9月,苏联又发射了“月球”2号,两天后它飞抵月球,成功撞击了月球,是第一个到达月球的人类使者,首次实现了从地球到另一个天体的飞行。同年10月,苏联“月球”3号飞往月球,三天后环绕到月球背面,拍摄了人类第一张月球背面照片。1966年2月,苏联的“月球”9号抢先在月球成功软着陆,又是人类第一次。

阿波罗11号搭载3名宇航员成功登月,使美国在和苏联的太空竞赛中胜出。

月球勘测轨道飞行器(LRO)拍摄的阿波罗11号着陆点

另一边厢,美国则卯足了劲用载人登月来还击苏联。1967年,美国开始执行以载人登月为目的的“阿波罗”工程。“阿波罗”11号飞船在1969年7月16日点火升空,19日进入月球轨道,20日分离登月舱与指令舱,21日5点17分在月球着陆,11点56分宇航员尼尔·阿姆斯特朗踏上月球表面……

美国人成功登月,击碎了苏联人的登月幻想,苏联的弱势开始凸显。事实上,苏联的载人登月计划一直不怎么坚定,也不怎么明朗。苏联之所以没有登月成功,主要原因还是缺乏像美国“土星”5号那样稳定的大推力火箭。苏联只好一方面继续硬着头皮进行无人登月活动,同时将重点转向空间站。

阿姆斯特朗带回月球岩石之后两个月,据苏联宣称,苏联发射了“月球”16号并成功着陆月球,用钻头采集了120克月岩,装入回收舱带回地球。苏联最后一个“月球”24号探测器于1976年8月9日发射,钻采带回了170克月岩样品。至此,苏联对月球探测宣告完成。苏联(俄罗斯)至今未有月球探测器发射。

人类在月球上留下的第一个脚印。

阿波罗登月后,人类的第一轮月球探索热潮告一段落。从此以后,美国和苏联都腻歪了月球。美国只是在1990年代之后零星有一些先进探测器的发射任务。美国直到成功登月40周年纪念之后,才启动了新的探月计划。2009年10月,“月球勘测轨道飞行器”和“月球坑观测和传感卫星” (LRO/LCROSS)这两个探测器撞击月球,发现了月球上存在水的证据,是近期人类最具科学价值的探月行动。而反观曾被军备竞赛拖垮的俄罗斯,如今的探月计划只好更多的依靠国际合作,探月的目的就是要开发和利用月球上的矿物资源。

欧空局SMART-1探月:掀起探月新高潮

欧洲空间局没有很成熟的载人航天计划,深空探测是它相当重视的领域,于是它搞了一个Small Missions for Advanced Research in Technology计划,即SMART-1号月球探测器。这是世界上第一个联合使用太阳能推进系统和月球引力的空间探测器,其中安装了一部分辨率为40米的光学照相机、一架红外分光仪和一架X射线分光仪用于探测月球。

2003年9月27日,“SMART-1”顺利升空,并在经过将近3年的绕月飞行后,于2006年9月3日,以每秒2公里的速度撞击月球,实现了欧盟首次定点撞月。在工作期间,“SMART-1”进行了大量科学试验,拍摄并传回了月球表面的2万多张图像,详细绘制了月球表面地形地貌图和矿物分布图,采集了其表面岩石的化学成分等重要信息。

这颗探测器幸运地诞生于互联网时代,无论探月照片发布,还是撞月直播,都被世人广泛关注。SMART-1激励了很多航天国家加紧探月。

此外,欧空局并不禁止各成员国单独开展太空探索项目。在新一轮探月热潮中,德国和英国跃跃欲试。德国航空航天中心打算在2012至2013年间,实施德国有史以来第一个探月项目“月球探索轨道器”。探测器将借助微波和钻地雷达,“看透”月球表面以下2米~100米,了解月球的内部构造,并测绘月球表面微弱引力和磁场的三维彩图。而英国则准备在2014年开展“月光”(全称为“月球轻型内部与通信实验”)探测任务。

日本“辉夜姬”探月:搭载观测设备最多

日本1990年发射的第一个月球探测器飞天号。

1990年,日本率先开启了第二轮探月热潮,尝试了第一次月球探索,发射了重143千克的“飞天”号月球探测器,该探测器最后撞向月球。日本成为第三个探测月球的国家。新一轮略带竞争性质的探月比赛开始了。

此后,日本又规划了“月球-A”探测计划,但此计划拖得时间太长,技术跟不上时代,最后不了了之。

日本JAXA在2007年9月14日发射了耗资2.7亿美元的“辉夜姬”号(上图)月球探测器。

1998年,日本决心开展新的月球探测计划——“辉夜姬”探月工程。2007年9月14日发射了耗资2.7亿美元的“辉夜姬”号月球探测器。日本JAXA官员表示,此计划是继美国“阿波罗计划”以来最大的月球计划。“辉夜姬”号运行高度距离月面平均100公里,搭载了14台观测设备,是所有探月器中最多的。仪器的精确度是过往的10倍至100倍,主要用来探勘月球地形,元素分布和月球重力,并寻找岩浆海洋。科学家认为这些数据有助研究月球的形成过程。2009年6月,“月球女神”在月球降落,完成使命。不过,中国空间技术院一位不愿透露姓名的专家表示,由于工程技术考虑不足,“月球女神”只有一个载荷有效,其他载荷获得的科学数据远没有预测的那么多,“相对比较尴尬”。

由于日本是一个本土资源匮乏的国家,在地球资源日渐紧张的今天,日本寄希望于太空,日本宇航局(JAXA)曾提出在比月球更远的“宇宙深处”建造观测宇宙和探测行星的“深宇宙港”的报告。

近日,日本政府宇宙开发战略总部报告中,又提出2015年实现月表软着陆,2020年在月球南极建立无人探测基地,由机器人进行为期数月的探测的计划。报告还提及了载人航天活动,认为到2020年前后应投入约900亿日元研发相关技术。

印度“月船”:欧美助力,与中国“嫦娥”十分类似

印度“月船”1号(Chandrayaan-1)结构图。

印度“月船一号”整装待发。

印度在航天上一直视中国为竞争对手,希望赶在中国之前发射月球探测器,但是由于技术总是欠缺,准备得还是晚了点,“月球飞船一号”获得欧美国家参与协助,是一次合作探月。它装载了十一个探月仪器,其中五个由印度自行研制,包括撞击探测器,另有四个属于欧洲联盟,美国也在探测器上安装了微型合成孔径雷达等两个仪器,用以测量月球表面是否含有水、冰和矿藏资源。2008年10月22日,他们实现了夙愿,发射了“月船”1号,不过还是晚于中国。

2008年11月15日,印度首艘无人月球探测船昨晚在绕月轨道上,释出一枚镌有印度国旗图案的月球撞击探测器,成功触击月球表面,使印度成为美、俄和欧洲联盟之后,第四个国旗图案出现在月表的国家。不过,在运行10个月后,“月船一号”于2009年8月失去与地面的联络。但很多印度人并不认为这是一次失败的计划,因为“月船一号”已经完成发射和进入月球轨道的任务。

印度还与探月基础雄厚但一直未能重返月球的俄罗斯合作,准备发射“月船”2号,和中国的嫦娥工程二期计划非常类似。月船二号将由三个部分组成,包括绕月轨道飞行器、月球降落舱和登月机器人。

印度空间研究组织ISRO主席马达范·奈尔(G. Madhavan Nair)曾表示,ISRO希望在2010至2011年间将一颗带动力的月球车降落在月球表面上,作为月船计划的第二部分。该月球车将使用车轮在月球表面上移动,采集一些泥土及岩石的标本,在月球上完成化学实验,并将数据发送至轨道卫星。轨道卫星再把接收到的数据传送回地球。

中国“嫦娥”系列探月:来得有点迟

作为亚洲的另一个大国,中国一直紧盯世界航天动态。在一些重要航天事件上,中国总是落后日本几个月,这让中国一直心有不甘。

中国探月计划也是起始于上世纪90年代。最早有人提出,赶在香港回归中国之前,向月球发射一枚“铁饼”,希望在月球烙上中国的痕迹,见证香港回归。但是此设想后来被放弃,因为对比国际上探月计划,该想法缺乏科学意义。

1995年,863计划航天领域专家委员会提出并下达了“我国开展月球探测的必要性和可行性研究”课题。1998年,经过慎重的思考和广泛深入的战略研究,在国防科工委起草《中国的航天》白皮书的过程中,第一次出现了“ 开展以月球探测为主的深空探测的预先研究”这一后来对探月工程产生重大影响的明确阐述。

2004 年1 月绕月探测工程正式立项。中国的月球探测工程也叫嫦娥工程,共包括三期工程。当前开展的一期工程,是向月球发射绕月飞行的月球探测器,因而一期工程既可称为月球探测一期工程或嫦娥一期工程,也可称为绕月探测工程。第二期工程要软着陆月球,第三期则要采样返回。

中国第一颗月球卫星“嫦娥一号”结构图。嫦娥二号作为它的备份星,外观结构基本相同。

嫦娥一号卫星拍摄数据制作的中国第一幅全月球影像图,是目前世界上已公布的月球影像图中最完整的一张。

2007年10月24日,中国“嫦娥”1号在西昌卫星发射中心发射成功。此后,它在距离月面200公里的轨道对月球进行了一年的探测工作,获取了月球表面三维影像,分析了月球表面有关物质元素的分布特点、探测月壤厚度、探测地月空间环境等。中国也成为世界第五个发射月球探测器的国家或地区。

这次要发射的中国“嫦娥”2号是“嫦娥”1号的备份星,也是嫦娥工程跨入二期工程的先导星,将提供能高精度的月球数据,为“嫦娥”3号、4号软着陆月球做准备。“嫦娥一号”在距月面200公里处被月球捕获,而这次“嫦娥二号”将在距月面100公里处进行制动,飞行速度更快、轨道更低、制动量更大,同时月球不均匀重力场对卫星轨道的摄动影响也相应增大,大大提高了对卫星制动控制精度的要求。另外,“嫦娥二号”还要测试将飞行轨道由100公里圆轨道调整为远月点100公里、近月点15公里的椭圆轨道的能力。这使得嫦娥二号搭载的高清CCD相机在近月点(15公里)时的最高分辨率可达到1米左右,在国际上仅次于“航天一哥”美国。这意味着如果条件具备,“嫦娥”2号甚至可能拍到“阿波罗”登月痕迹,比如遗弃的月球车和登月舱降落台,这样可以帮助验证曾经的载人登月是真是假,终结数十年来流传不熄的阿波罗登月阴谋论。当然,这不是“嫦娥”2号此行的目的。此外,“嫦娥二号”的数据传输速率也由“嫦娥一号”的3兆每秒翻倍为6兆每秒,还将进行12兆每秒的传播速率试验,但单就这一领域,中国仍然落后于日本及印度。

中国的月球探测器着陆月表想象图。

距离载人登月,中国至少还有“着陆”和“返回”两步要走。2013年“嫦娥三号”将实现中国在月球软着陆和地外天体表面无人巡视的“零的突破”。而探月第三期工程时间的定在2011至2020年,目标是月面巡视勘察与采样返回。其中前期主要是研制和发射新型软着陆月球巡视车,对着陆区进行巡视勘察。后期即2015年以后,研制和发射小型采样返回舱、月表钻岩机、月表采样器、机器人操作臂等,采集关键性样品返回地球,对着陆区进行考察。但众人所关心的载人登月行动,则暂时未有时间表。

结语

如果说上个世纪美苏的月球较量是地面上政治的延续,而最终以美国的完胜而收场的话,那么随着地球环境变化和人口增长、资源枯竭的压力越来越明显,本世纪人类的月球探索则代有更强的实际意义和目的性。中国很好的利用了20世纪的最后十年以及21世纪的第一个十年,至少没有让自己在这一轮的月球竞争中掉队,为将来的月球探索和开发占据了一个有利的位置。目前看来,除了美国之外,综合考虑国力、政治经济、航天科技和国家意志等因素,中国和其他一些已经开展探月的国家均站在非常相近的起跑线上。在这种情况下,国家意志在“谁率先载人登月”的问题上将起到决定作用,而在这点上中国的优势不言而喻。事实上,奥巴马政府在上台之后表示要放弃旨在重返月球的“星座计划”后,西方媒体纷纷预测下一个登月者将会是中国。

综合实力:★★★☆ (文/龚钴尔

 
 

第一期 大推力火箭之梦

虽然中国的运载火箭虽然可靠性比较高,发射纪录良好,但从运载能力来看仍与欧美火箭强国存在相当差距。

第二期 低纬发射,始于文昌

2013年海南文昌发射基地建成后,中国将拥有极具竞争力的低纬度发射优势,并有望藉此在发射场地这一领域上超越俄罗斯。

第三期 探月谱上的排名

目前中、日、印等国的探月水平基本处于同一起跑线。这使得国家意志在“谁率先载人登月”上将起到决定作用。

第四期 深空探测“未完成”

当中国开始探月时,美国的“旅行者”1号已经接近到达太阳系的边缘。比月球更遥远的深空探测,中国仍一片空白。

第五期 神舟接班航天飞机?

当美国航天飞机退役后,中国的神舟飞船可能成为俄罗斯“联盟”号与“进步”号飞船执行飞往国际空间站任务的候补力量。

第六期 宇航员培训学苏俄

中国曾经派出航天员到俄罗斯进行学习,并租用俄罗斯的设备进行失重实验,这些航天员后来成为了中国航天员的教员。

第七期 构筑“天宫”

中国即将成为世界上第三个独立发射组装空间站的国家。但“天宫一号”从结构上仅与上世纪70年代苏联的礼炮号类似。

第八期:中国航天体制仍处转型期

中国航天由于长期受苏联模式和计划经济影响,体制上仍然处于转型期,种种航天机构呈现相当分散的局面,且对民众过于封闭。

第九期:航天民用,有名无实?

在中国人能享受到的航天科技成果中,绝大部分是国外的成就。市场上很多号称源自航天的商品,大多只是商家的自我包装。

第十期:火星,2030

美国人在2030年之后有望登陆火星。到时,中国的国力和科技实力若是允许,可能也会和美国形成竞争。如果不是竞争,那一定是合作伙伴。