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国际月球探测的发展历程
2007年10月19日 17:20中国探月网投票数: 顶一下  【

月球是距离地球最近的天体,是人类开展深空探测的首选目标。月球是研究地球、地-月系和太阳系的起源与演化的重要对象,具有可供人类开发和利用的各种独特资源,也是人类向外层空间发展的理想基地和前哨站。月球同时是研究空间天文学、空间物理学、月球科学、地球与行星科学和材料科学的理想研究场所。

自古以来,人类对月球有着无限的神往。人类认识月球,经历了从原始崇拜的流传神话开始,后来进行天文观测,发射航天器进行探测,乃至人类登上月球进行实地考察等过程。综观人类对月球的探测活动,可以划分为“探”、“登”、“驻(住)”三个阶段:“探”指对月球情况进行近距离或有接触的无人探测;“登”是指人登上月球,与月球直接接触,进行有人直接操作的探测;“驻(住)”分两个层次,一是驻,即人携带设备登陆月球后很快返回,设备仪器驻留在月球上开展探测活动。二是住,即人在月球上长期居住和工作。到目前为止,人类对月球的探测基本上大都停留在第一个阶段“探”上,只有美国实现了第二个阶段“登”。从目前美、俄、日等国发布的月球探测计划看,他们都瞄准在月球上建立有人或无人照料的月球基地,准备开始进行第三个阶段的探测。

月球探测的发展历程

从1959年1月2日苏联发射世界第一个无人探月器“月球”1开始,美苏等国竞相发射了许多各式各样的探月器。到1976年8月,美国和苏联分别发射了36个和47个无人探月器及9艘载人月球飞船。在无人探月器中,美国主要有“先驱者”系列、“徘徊者”系列、“月球轨道器”系列和“勘测者”系列;苏联主要有“月球”系列、“宇宙”系列和“探测器”系列。1976~1990年间,美苏再没有发射过探月器,探月活动进入休整期。20世纪90年代,美国、日本先后发射了“克莱门汀”、“勘月者”和“飞天”等月球探测器,取得了更丰富的探测结果。进入21世纪,月球探测再次引起世界各航天大国的关注,中国、印度、俄罗斯、英国、德国相继宣布自己的探月计划,欧空局发射的SMART-1月球探测器在技术和科学上都取得了巨大的成功,国际上掀起了新一轮的探月高潮。

纵观近半个世纪以来开展的月球探测活动,可以总结为六种探测方式:

掠月探测

掠月探测是发射月球探测器从距月球几千公里到几百公里处飞跃,对月球表面进行摄像,但可拍摄的时间很短。1959年10月7日,苏联的月球-3在距离月球约6000公里处掠过月球,首次向地球传回了月球背面的图像。

撞击月球

撞击月球也称为硬着陆,即发射探测器直接撞击月球表面,并在坠落过程中对月近距离摄像。苏联的月球-2探测器于1959年9月首次实现月球硬着陆;美国的“徘徊者”系列探测器的主要目标是为了试验月球硬着陆,共发射了9颗,前6次都失败,1964年徘徊者-7成功实现月球硬着陆,随后徘徊者8、徘徊者9也相继撞击月球表面,并发回了大量高分辨率的照片,为勘测者系列和阿波罗计划提供了大量有价值的数据。

落月探测

落月探测也称为软着陆,即发射月球软着陆器平稳降落在月球表面,利用携带的探测器在着陆区进行就位探测。一些软着陆器还携带月球表面巡视勘察器,即通常所说的“月球车”,在月球表面实现巡视勘查,获取更大区域月面的探测信息。从1963年到1966年,为了实现月球软着陆技术,苏联共发射了11枚探测器,历时3年时间,直到月球9才首次实现了软着陆;1970年,苏联发射了月球-17,它携带了世界上首台成功运行的无人月球车,在月球上工作了11个月,行程10.54公里,发回了22000多幅电视图像。

绕月探测

绕月探测也称环月探测,即发射绕月飞行的探测器,在月球轨道上,通过各种遥测手段,对大部分月面进行探测。1966年,苏联的“月球-10”探测器首次实现环月飞行,1968年,美国的“阿波罗-8”首次实现了载人环月飞行。

自动采样并返回

自动采样并返回,是利用探测器在月球上软着陆,自动采集月球岩石和土壤样品并返回地球,然后在地球实验室对样品进行精细的分析研究,为月球的成分组成分析提供更充分的依据。从1970年9月12日苏联的“月球-16”探测器首次成功采样返回,到1976年8月为止,苏联共有三艘无人月球飞船在月面上自动采用并返回。

载人登月

载人登月即使用载人登月飞船在月表软着陆后,由宇航员现场考察、安装仪器、采集样品并送回地球,进行实验室分析;后期发射的载人登月飞船还携带月球车,主要用于扩大宇航员的活动范围和减少体力消耗。美国二十世纪六七十年代成功发射过6艘“阿波罗”载人登月飞船。宇航员们在月球上共停留近280个小时,带回月球岩石标本2415块,进行了包括月壤力学特性、月震、热流、月面测量、磁场和太阳风等多项实验和探测,获得了大量科学数据。

总的来讲,至今全球探月活动可大致分为以下3个阶段:

(1)第一次探月高潮(1959~1976年)。在此期间美国和苏联共发射83个探月器,成功45个,成功率为55.5%。这一阶段的探月活动获得了极为丰富的信息,改变了过去基于地面观测所形成的许多传统认识,把人类的视野延伸到了宇宙深处,促进了一系列航天科技的新发展,带动了一系列技术创新与推广应用。

(2)总结反思阶段(1976~1994年)。在此期间除日本发射“飞天”探测器外,基本没有进行探月活动,主要原因是美苏太空竞赛逐渐缓解;探月成本太高,引起很多人质疑,故要总结以往的经验与教训,研究新的探测思路和战略;已得到的探测资料需进行全面、充分的分析研究,以把月球研究提到更高的理性认识阶段。在第一阶段取得的探测成果和数据的基础上,开展大量的科学研究,并对其形成的技术成果进行消化和转化,进一步扩大了第一阶段探月的成果。

(3)重返月球阶段(1994年至今)。进入20世纪90年代,月球再次引起各航天大国和新兴航天国家的关注,出于大国在政治、经济、科技等领域竞争和发展的需要,具备一定航天基础的大国都认识到航天探测尤其是深空探测对综合国力增长的强大带动作用,纷纷制定和公布新的月球探测计划。

目前,世界主要航天国家和机构正酝酿在近20~30年内联合建立永久性月球基地,开发和利用月球的资源、能源和特殊环境,为人类社会的可持续发展服务。未来的月球探测目标更明确,规模更宏大,参与国家更多,并将以国际合作方式为主。新的探月行动将会把科学探索和经济利益结合起来,以探测月球资源为主,为未来月球资源的开发利用打下基础。它包括研究月球矿产资源的分布与利用方案,开发月球特殊的空间环境资源,选定和建设月球基地等。

 

   编辑: 周恒

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