揭秘人类探月历程 苏联为何放弃载人登月

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经历20多天漫长的旅途后,中国嫦娥五号返回器搭载月球土壤采样成功返回,于2020年12月17日凌晨在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆,这标志着中国首次地外天体采样取得成功,也标志着中国探月工程“绕、落、回”三步走战略收官,为下一步包括载人登月在内的探月活动打下了基础。月球是距离地球最近的天体,人类自古以来就对其充满遐想,但直到17世纪初意大利科学家伽利略(Galileo Galilei)才通过自制望远镜观察月球,绘制出第一张月球正面图,将月球的真实面目展现在人类面前。直到1960年代才因美国与苏联的太空竞赛成为显学,人类月球探索进入大跃进时代。

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美国载人登月苏联无奈放弃

1957年10月4日,苏联毫无征兆地将“斯普特尼克1号”人造卫星送入太空,成为第一颗进入行星轨道的人造卫星,震撼了西方世界,在美国甚至引发了“斯普特尼克危机”,由此正式拉开了美苏太空竞赛的大幕。

1958年1月31日,美国成功发射第一颗人造卫星“探索者1号”后,时任美国总统艾森豪威尔(Dwight Eisenhower)批准成立国家航空航天局(NASA),并推动将人类送入太空的“水星计划”,美苏太空竞赛转入载人航天阶段。

然而,1961年4月12日,苏联使用“东方1号”飞船将航天员加加林(Yuri Gagarin)送入太空,又一次取得领先地位,4月12日因此被定为“国际载人航天日”。三个星期后的5月5日,美国将航天员艾伦·谢泼地(Alan Shepard)送入太空。接连在太空竞赛中失利的美国于1962年启动“阿波罗计划”,将这场竞赛拉入登月阶段。

事实上,在美苏太空竞赛之初两国就曾多次发射卫星探索月球,虽绝大多数都以失败告终,但也有数次成功为登月奠定了基础。1959年1月,苏联“月球1号”探测器有从近月飞过;9月“月球2号”在月球硬着陆;10月,“月球3号”传回29张月球背面黑白照片,令世人首次目睹月球背面的真实面目。同年9月,美国“先驱者4号”探测器从月球表面三万余公里上空飞过。

阿波罗计划启动后,1964年美国“徘徊者6号”实现月球硬着陆。1966年,苏联“月球9号”、美国“勘测者1号”先后实现月球软着陆,由硬着陆到软着陆为载人登月奠定了的基础。1967年,美国为登月研制的“阿波罗1号”在执行测试任务时发生火灾,致使三名航天员死亡。

1968年10月,美国在经历多次无人测试后,“阿波罗7号”进行了首次载人发射并取得成功,同年“阿波罗8号”实现绕月飞行。1969年5月,“阿波罗10号”首次将登月舱带入月球轨道进行测试。1969年7月,“阿波罗11号”成功登陆月球,美国航天员尼尔·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)成为人类登月第一人,另一名航天员巴兹·奥尔德林(Buzz Aldrin)一同登月,航天员迈克尔·柯林斯(Michael Collins)留在轨道舱中无缘登月。

1969年7月美国“阿波罗11号”成功实现人类首次载人登月:

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1969年至1972年间,美国阿波罗计划共进行了七次登月活动,除“阿波罗13号”失败外全部成功,12名航天员登陆月球,并从月球带回381.7千克月岩样品。与此同时,苏联虽多次实现无人登月,但原本计划执行载人登月任务的N1运载火箭连续4次发射失败,无奈放弃载人登月,共计从月球带回300多克样品。值得指出的是,1978年美国曾赠送中国1克月球岩石样本,一半收藏在北京天文馆公开展出,一半用于科学研究。

21世纪第二次探月高潮

上世纪九十年代开始,随着美国逐渐恢复月球探索,越来越多的国家加入探月行列。尤其是新世纪以来在中国探月计划刺激下,不仅美国要再次登陆月球,日本、印度、欧盟等纷纷投入月球探索,掀起第二轮月球探索高潮。

1990年,日本率先将“飞鸟号”送入月球轨道,这是继美国、苏联后第三个将人造卫星送入月球轨道的国家,也是1976年苏联发射“月球24号”以来第一个。1993年“飞天号”撞击月球,成为第一个登上月球的日本物体也是继美苏之后的第一个。2007年,日本第一颗绕月探测卫星“辉夜姬号”成功入轨。此后,日本制定了一个雄心勃勃的月球计划,预订于2020年发射“辉夜姬2号”。

2003年9月,欧洲发射了第一个月球探测器“SMART-1”,经过14个月的飞行后于2004年11月抵达月球上空近月轨道,执行近两年的月球探索任务后于2006年9月以7,000公里的时速完成了撞击月球的最后任务。

2019年印度“月船2号”成功发射举国欢庆但在软着陆月球时失联:

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2008年,印度成功发射了第一颗月球探索卫星“月船1号”;2019年“月船2号”成功发射,但在执行软着陆任务时失去联系。同在2019年,以色列“创世纪号”月球探测器在美国卡纳维纳尔角成功发射,在登陆月球过程中失去联系。韩国也计划在2020年、2025年分别发射“探月卫星1号”、“探月卫星2号”。

美国及继承苏联衣钵的俄罗斯也未缺席这场探月盛宴。俄罗斯计划2025年实现载人登月,并进而在月球建立永久性常驻基地。美国也提出要再次载人登月,2017年启动“阿尔忒弥斯计划”,计划2024年重返月球。

探月后来者中国

中国虽早在1970年就成功发射第一颗人造卫星,成为全球第五个具备独立发射人造卫星能力的国家,但在月球探索上属于后来者。直到2000年11月中国政府发布首份航天白皮书——《中国的航天》白皮书时,才将“开展以月球探测为主的深空探测的预先研究”列为近期发展目标,还特别注明近期指“今后十年或稍后的一个时期”。

经过两年多的筹备,2004年中国政府正式立项月球探测工程,并命名为“嫦娥工程”。根据计划,中国探月工程分为“绕”、“落”、“回”三个阶段。所谓“绕”,即实现探测器摆脱地球引力飞向月球,最终被月球引力捕获进入月球轨道绕月飞行,通过月球探索为下一阶段的“落”做准备。2007年中国“嫦娥一号”成功实现绕月飞行,仅次于美国、苏联、日本成为第四个实现绕月飞行的国家。

中国探月工程又名“嫦娥工程”,从2003年3月1日正式启动至今已经17个年头,成功实现“绕”、“落”、“回”既定目标。图为嫦娥一号发射时场景。(新华社)

所谓“落”,即探测器登陆月球,又可以细分为“硬着陆”与“软着陆”,美苏都是先实现“硬着陆”积累经验再实现的“软着陆”,欧洲、日本、印度的撞击月球姑且也可以算“硬着陆”,中国则绕过“硬着陆”直接选择了“软着陆”。2010年中国发射“嫦娥二号”为“嫦娥三号”寻求软着陆点,2013年“嫦娥三号”搭载“玉兔号”月球车成功实现月球软着陆,仅次于美国、苏联成为第二个软着陆月球的国家,“玉兔号”月球车则成为自1973年苏联“月球车2号”后第一辆踏上月球表面的无人驾驶月球车。

所谓“回”,顾名思义即探测器登陆月球后再重返月球轨道,与轨道舱对接后返回地球,目前仅美国与苏联完成这一环节。2014年,中国发射“嫦娥五号T1飞行试验器”,成功验证了“绕月高速返回地球技术”,即飞行试验器在进入月球轨道绕月飞行后,返回舱与轨道舱分离返回地球。2019年,“嫦娥四号”搭载“玉兔二号”月球车成功实现世界首次月球背面软登陆,并通过早前发射的“鹊桥号”中继卫星传回世界第一张近距离拍摄的月背影像图。

2020年11月24日,中国“嫦娥五号”月球探测器在海南文昌航天发射中心发射升空,执行在月球表面自动采样并起飞返回任务,这是自苏联“月球车24号”后44年来人类再次从月球带回样本。在执行采样任务的同时,“嫦娥五号”最重要的任务还在于验证从月球表面起飞重返月球轨道的技术,一旦成功从技术上来说载人登月将不再遥远。预计从月球带回的两公斤月球样本也将极大地便利中国月球研究。

中国“嫦娥五号”成功发射后,欧洲航天局(ESA)在其官方推特向中方表示祝贺,称“欧洲航天局将利用库鲁航天发射中心传输信号,帮助嫦娥五号探测器顺利抵达目的地”。事实上,中国与欧洲航天局早在2011年就签署了《关于测控网络及操作相互支持的协议》,中国探月工程对外也持开放态度,与包括欧洲在内的多个国家和地区有合作,比如“玉兔二号”月球车上就搭载有荷兰、德国、瑞典、沙特阿拉伯等多个国家航天组织的科学仪器。

(本文原载于《香港01》周报,略有编辑。)

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