進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),由于越來(lái)越多的國(guó)家或組織深刻地認(rèn)識(shí)到,探測(cè)月球?qū)φ?、?jīng)濟(jì)和科技等許多方面都有十分重要的意義,所以隨著科技和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,尤其對(duì)能源需求的日益加劇,歐洲、日本、中國(guó)、印度和美國(guó)先后成功發(fā)射了各自的月球探測(cè)器,并取得了大量科技成果,從而在全球掀起了探月熱潮。
目前,因?yàn)榻┠臧l(fā)射的大部分月球探測(cè)器都已完成了各自的任務(wù)而結(jié)束使命。另外,俄羅斯、英國(guó)和德國(guó)甚至韓國(guó)也將參與21世紀(jì)的第二輪探月熱潮。
歐洲“智慧”率先升空
2003年9月27日,歐洲航天局成功發(fā)射了其第1個(gè)月球探測(cè)器——斯瑪特-1(又叫智慧-1),這也是21世紀(jì)人類發(fā)射的第1顆月球探測(cè)器,拉開了人類探月的新序幕。
斯瑪特-1的主要任務(wù)有兩項(xiàng):一是對(duì)月球進(jìn)行研究和繪圖,二是試驗(yàn)太陽(yáng)電推進(jìn)技術(shù)。該探測(cè)器攜帶了7臺(tái)儀器,完成了預(yù)定的科學(xué)任務(wù),并取得了大量成果。例如,首次清晰地觀測(cè)到了月球表面的鈣、鎂等礦物質(zhì);繪制出了詳細(xì)的月球元素和礦物分布圖及月球表面的整體外貌圖,使科學(xué)界第1次發(fā)現(xiàn)月球極地與赤道區(qū)域的許多不同地質(zhì)構(gòu)造,也讓人類第1次發(fā)現(xiàn)月球北極附近存在一個(gè)“日不落”區(qū)域,那里有望成為建設(shè)人類定居點(diǎn)的理想場(chǎng)所;斯瑪特-1獲取的南極地圖表明,那里有非常令人激動(dòng)的科學(xué)和探測(cè)目標(biāo),而且處在月球車和人員可以到達(dá)的范圍內(nèi)。
不過,斯瑪特-1的最大亮點(diǎn)是成功試驗(yàn)了太陽(yáng)能電推進(jìn)系統(tǒng)。它是世界第1個(gè)正式應(yīng)用太陽(yáng)能電推進(jìn)系統(tǒng)飛向月球的空間探測(cè)器。太陽(yáng)能電推進(jìn)系統(tǒng)比目前的一般化學(xué)推進(jìn)系統(tǒng)效率高10倍,具有節(jié)省燃料、工作時(shí)間長(zhǎng)和振動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)。這一試驗(yàn)的成功為今后太空飛行中使用這種推力系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。
歐洲航天局2010年9月16日宣布,將在2018年向月球南極發(fā)射一個(gè)大型著陸器,它載有用于研究人類永久居住地點(diǎn)的漫游車,從而探測(cè)月面上的各種未知因素,并試驗(yàn)新技術(shù),以便為未來(lái)載人登月做準(zhǔn)備。
日本“女神”功能強(qiáng)大
經(jīng)過多年努力,2007年9月14日,日本終于成功發(fā)射了月女神-1月球探測(cè)器。它有以下特點(diǎn):
(1)它是繼美國(guó)“阿波羅”計(jì)劃之后最大的月球探測(cè)項(xiàng)目,重3噸,攜帶15臺(tái)科學(xué)探測(cè)儀器。
(2)它由1個(gè)主探測(cè)器和2個(gè)子探測(cè)器組成,其中主探測(cè)器觀測(cè)月球表面元素和礦物分布、表面和亞表面結(jié)構(gòu)等;“干涉測(cè)量”子探測(cè)器測(cè)量月球的精確位置和運(yùn)行軌跡以測(cè)量重力場(chǎng);“中繼”子探測(cè)器主要用于保障主探測(cè)器與地面的通信,并通過中繼多普勒測(cè)距信號(hào)方式,首次直接測(cè)量月球背面重力場(chǎng)。
(3)它攜帶的儀器很先進(jìn),其中有些儀器的探測(cè)精確度是以往同類儀器的10倍乃至100倍。例如,其地形照相機(jī)的分辨率為10米;多譜段成像器的可見光譜段分辨率為20米;月球雷達(dá)探測(cè)儀能探測(cè)月球表層以下2~5米的構(gòu)造。據(jù)日本媒體報(bào)道,月女神-1搭載的激光測(cè)高計(jì)已經(jīng)獲得整個(gè)月球地形的數(shù)據(jù),其精度是從前勘測(cè)精度的10倍。這張新月球地形圖的“土地高度”識(shí)別精度達(dá)到5米,遠(yuǎn)高于美國(guó)2005年繪制的同類地形圖。
未來(lái),日本還將實(shí)施多項(xiàng)月球計(jì)劃。2012~2015年,日本計(jì)劃發(fā)射月女神-2,它由著陸器、裝有機(jī)械臂的月球車和圍繞月球運(yùn)行的中繼衛(wèi)星組成。2018年,日本擬發(fā)射一個(gè)月球取樣返回探測(cè)器。日本曾計(jì)劃在2020年把航天員送往月球,由這些航天員逐步開始月球基地的建設(shè),整個(gè)基地將在2030年竣工。但這一計(jì)劃有可能推遲實(shí)施。
印度重視國(guó)際合作
2008年10月22日,印度發(fā)射了其首顆探月衛(wèi)星——月船-1。與日本的月女神-1、中國(guó)的嫦娥-1探月衛(wèi)星相比,印度的月船-1既有相同之處,也有一些顯著的特點(diǎn)。其主要特點(diǎn)如下:
一是體積小。印度月船-1的星體為邊長(zhǎng)約1.5米的立方體;日本月女神-1采用2.1米×2.1米×4.8米的箱形結(jié)構(gòu);中國(guó)嫦娥-1為一個(gè)2.22米×1.72米×2.2米的六面長(zhǎng)方體。
二是質(zhì)量輕。月船-1發(fā)射質(zhì)量為1304千克;日本的月女神-1發(fā)射質(zhì)量為3噸;印度的嫦娥-1發(fā)射質(zhì)量為2350千克,嫦娥-2發(fā)射質(zhì)量為2480千克。
三是造價(jià)低。月船-1總耗資為38.6億盧比(合8300萬(wàn)美元),是各國(guó)探月計(jì)劃中預(yù)算最少的;月女神-1總耗資約4億美元;嫦娥-1總耗資約15億人民幣,嫦娥-2總耗資約9億人民幣。
四是眼神好。月船-1、日本的月女神-1、中國(guó)的嫦娥-2運(yùn)行軌道高度都是100千米。印度的地形測(cè)繪立體相機(jī)的分辨率號(hào)稱達(dá)到5米,日本的地形測(cè)繪立體相機(jī)的分辨率是10米。嫦娥二號(hào)的TDI-CCD相機(jī)的分辨率是7米。不過,在光線不好的情況下,印度的地形測(cè)繪立體相機(jī)的分辨率只有160米,日本的地形測(cè)繪立體相機(jī)只能拍攝南北緯60°范圍。
五是大合作。為了縮短研制周期,提高探測(cè)性能,印度月船-1的研制采用國(guó)際合作的方式進(jìn)行。它載有6臺(tái)國(guó)外探測(cè)儀器,歐洲航天局還向印度提供歐洲斯瑪特-1探月衛(wèi)星的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),并提供地面測(cè)控支持。作為回報(bào),歐洲航天局成員國(guó)可迅速獲取印度月球探測(cè)的成果。
原來(lái)月船-1還有一個(gè)特點(diǎn)是壽命長(zhǎng),因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)壽命為2年。不過,2009年8月30日印度正式宣布,月船-1因故障提前結(jié)束任務(wù)。
印度擬于2013年發(fā)射月船2號(hào)探測(cè)器,其中著陸器將由俄羅斯提供,月球車由印度研制。
美國(guó)探月技高一籌
2009年6月18日,美國(guó)用1枚宇宙神5號(hào)火箭一舉發(fā)射“月球勘測(cè)軌道器”和“月球坑觀測(cè)與感知衛(wèi)星”2個(gè)月球探測(cè)器,其中“月球勘測(cè)軌道器”運(yùn)行在距月球表面約50千米的圓形月球極地軌道,分辨率優(yōu)于1米,用于為建立月球基地選址;“月球坑觀測(cè)與感知衛(wèi)星”是通過撞擊來(lái)探測(cè)月球上是否存在水。這兩項(xiàng)探測(cè)任務(wù)能提供詳細(xì)的月面圖,為建立月球基地選址;了解月面的光照和溫度變化細(xì)節(jié),為未來(lái)登月者提供月球輻射信息;尋找月球上是否有任何形式的水存在。
“月球勘測(cè)軌道器”已對(duì)月球進(jìn)行空前的詳盡測(cè)量,甚至能夠拍攝到月球車留下的車輪印跡;所采集的圖像和數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)航天員安全和準(zhǔn)確在任何地點(diǎn)登月所需的,并對(duì)潛在定居點(diǎn)的設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響。它已取得了大量成果,例如:對(duì)“阿波羅”飛船著陸場(chǎng)進(jìn)行了新的觀測(cè);發(fā)現(xiàn)月球上終年不見陽(yáng)光的區(qū)域及其附近可能存有水和氫;觀測(cè)到終年不見陽(yáng)光區(qū)域內(nèi)有大片區(qū)塊溫度比冥王星還低;獲取了有關(guān)月球地形的詳細(xì)信息;首次證實(shí)月球各地分布有逆沖斷裂,從而表明月球近期曾出現(xiàn)收縮,甚至仍在收縮??茖W(xué)家通過“月球勘測(cè)軌道器”最新繪制了月球隕坑地圖,結(jié)果顯示直徑大于20千米的隕坑數(shù)量達(dá)到5185個(gè)。它也為一同發(fā)射的“月球坑觀測(cè)與感知衛(wèi)星”實(shí)施撞月任務(wù)提供了支持。
美國(guó)還有不少探月計(jì)劃,例如,擬在2011年發(fā)射“重力恢復(fù)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室”,2012年5月發(fā)射“月球大氣層與塵埃環(huán)境探索者”衛(wèi)星。
美國(guó)原計(jì)劃在2020年開始建立月球基地,不過,美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬在2010年宣布放棄重返月球計(jì)劃,重點(diǎn)發(fā)展載人小行星飛行,最終進(jìn)行載人登火星。由于美國(guó)的探月計(jì)劃經(jīng)常隨政府更迭而變化,所以今后如何發(fā)展還很難說(shuō)。(龐之浩)
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