近期，人類月球探測器密集奔赴月球，標志著新一輪探月熱已經(jīng)到來。探月國家增多、國際合作增強、商業(yè)探月興起，成為本輪探月熱潮的新趨勢。

探月高潮的背后，無不是各國厲兵秣馬多年的技術(shù)積累，凸顯了月球在未來科技發(fā)展與資源開發(fā)利用方面的戰(zhàn)略地位。隨著人類探索宇宙的日益深入，探月的科學內(nèi)涵還將不斷擴展，甚至會超越月球本身。

(資料圖)

新一輪探月熱正在全球興起。7月14日，印度“月船-3”探測器發(fā)射升空，于8月23日晚在月球南極表面軟著陸。8月11日，俄羅斯“月球-25”踏上奔月征程，遺憾于19日撞月失聯(lián)。這是俄羅斯時隔47年再次發(fā)射月球探測器，任務前半段基本順利，但落月的最后一次軌道調(diào)整出現(xiàn)問題，只差臨門一腳。

今天，日本將發(fā)射“小型月球探測智慧著陸器”，它有望成為日本的落月“首秀”。

按計劃，美國直觀機器公司“新星-C”(Nova-C，又譯“諾瓦-C”)月球著陸器將于11月15日發(fā)射。它是美國航空航天局(NASA)“商業(yè)月球有效載荷服務計劃”的第一個著陸器，有可能成為第一個在月球著陸的美國私營公司探測器。年底，美國擬用新研制的“火神-半人馬座”火箭發(fā)射航天機器人技術(shù)公司的“游隼-1”著陸器。

這輪探月高潮涌起的背后，無不是世界各國多年厲兵秣馬的技術(shù)積累。探月在未來科技發(fā)展與資源利用中的戰(zhàn)略地位愈加凸顯。

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日本努力多年

再度沖擊“成功落月”

日本對探月的興趣由來已久。早在1990年1月24日，日本率先打破美蘇對探月的壟斷，發(fā)射了首個月球探測器“飛天號”，成為第三個發(fā)射月球探測器的國家。

日本的月球軌道器曾實現(xiàn)過一次撞月。2007年9月13日，日本發(fā)射“月女神”月球軌道器，在經(jīng)歷了約10個月的定期運行和7個半月的后期運行后，于2009年6月11日撞月。

2022年11月16日，日本首個月球著陸器“好客號”承載著首次落月探測的希望，搭乘美國“航天發(fā)射系統(tǒng)”重型火箭升空。6天后，日本宣布“好客號”任務失敗。不過，與“好客號”一起升空的日本超小型月球軌道器“小馬座”目前運行正常。

作為全球首個商業(yè)登月任務，去年12月11日，日本民營航天公司ispace“白兔-R”M1月球著陸器搭乘美國“獵鷹-9”火箭發(fā)射升空。不過，今年5月26日，ispace宣布著陸月球任務失敗。搭乘在該著陸器上的阿聯(lián)酋第一個月球探測器“拉希德號”月球車任務也宣告失敗，阿聯(lián)酋探月初試由此夭折。

這一次，日本使用H-2A運載火箭從種子島航天中心發(fā)射“小型月球探測智慧著陸器”，旨在驗證精準的月球軟著陸技術(shù)。

這臺著陸器長1.7米、寬2.7米、高2.4米，研發(fā)費用達180億日元。它將在月球正面風暴洋馬呂斯山區(qū)域的一個小隕石坑(月球南緯13°和東經(jīng)25°)軟著陸，著陸精度優(yōu)于百米。

“小型月球探測智慧著陸器”將對月球表面多個地點進行拍攝，運用數(shù)碼相機的面部識別技術(shù)檢出環(huán)形山，并通過之前由“月女神”軌道器收集的數(shù)據(jù)來確定著陸器當時的位置。為了實現(xiàn)精確著陸，它可通過雷達測量高度，并借助傳感器感測自身傾斜度。

著陸后，這臺著陸器將用多波段相機評估當?shù)氐牡V物環(huán)境，尤其是月面上的橄欖石，它可能起源于月幔。著陸器還裝有一個小型激光反射器陣列，專家將借助它考察月球環(huán)境及資源能否供人類利用，并對將航天員送上月球開展長期活動的可能性進行研究，也為無人探測器考察火星積累經(jīng)驗。

作為參加美國阿爾忒彌斯(Artemis)計劃的一部分，日本還將在美國幫助下把航天員送上月球空間站，并期待登上月球。今年7月21日，豐田汽車公司透露，正與日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)(JAXA)聯(lián)合研制重約10噸的載人加壓月球漫游車，計劃于2029年用美國火箭發(fā)射，用于支持美國抓總的阿爾忒彌斯月球探索計劃。

2

月球南極首落 印度俄羅斯競爭激烈

最近一二十年，印度一直在為亞洲探月霸主地位而努力，近年來更是在落月探測上與日本展開激烈競爭。

2008年10月22日，印度發(fā)射了第一個月球探測器“月船-1”軌道器。2019年7月22日，又發(fā)射了“月船-2”嘗試著陸月球，但在著陸時刻以失敗告終。

今年7月14日，印度發(fā)射“月船-3”，以期完成“月船-2”未完成的任務。因此，“月船-3”的著陸點與“月船-2”相同，著陸器和月球車設(shè)計也相似，但著陸器上的800牛著陸緩沖發(fā)動機數(shù)量從原來的5臺減少到4臺，以降低系統(tǒng)的復雜程度，減少故障率。

為提高著陸成功率，“月船-3”重新匹配了姿控發(fā)動機，將其姿態(tài)修正能力整整提高了一倍，并增加了多普勒激光測速儀，以實時測定著陸器的三維姿態(tài)。此外，其飛控軟件和緊急控制系統(tǒng)也得到了加強，以應對著陸時可能出現(xiàn)的意外。

同時，印度還簡化了留軌的推進艙，將減重額度用于增加著陸器的推進劑，并設(shè)計了錯過預定登陸地點后擴大范圍隨機登陸的“失敗模式”。

由于印度目前推力最大的地球同步軌道運載火箭MK-III的地月轉(zhuǎn)移軌道運載能力僅約2噸，無法將“月船-3”直接送入地月轉(zhuǎn)移軌道，因此“月船-3”進入地球軌道后要靠自身發(fā)動機多次點火加速變軌，才能進入地月轉(zhuǎn)移軌道。

所以，“月船-3”在發(fā)射20多天后的8月5日才進入月球軌道，8月17日進入100千米高度的環(huán)月極地軌道。此時開始，裝有月球車的維克拉姆著陸器與推進艙分離，進入距離月面35至100千米的橢圓軌道，為在月球南極表面著陸做準備。

然而，讓印度沒想到的是，俄羅斯“月球-25”著陸器后發(fā)先至，于8月11日發(fā)射后，16日即順利進入月球軌道，并計劃8月21日在月球南極著陸。可就在8月20日，俄羅斯國家航天集團宣布，“月球-25”探測器因偏離預定軌道，于19日與月球表面相撞后失聯(lián)。

根據(jù)俄羅斯此前公布的月球探索與開發(fā)計劃，“月球-25”是該計劃第一階段的首個任務。此后，俄羅斯計劃在2027年發(fā)射“月球-26”月球軌道器，對全月球進行普查，為2028年發(fā)射的“月球-27”提供數(shù)據(jù)中繼服務和選擇載人登月地點提供信息。而“月球-27”著陸器則將用于研究月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)和月震機制以及月表下2米深月壤的礦物學、化學、同位素組成等。2030年或更晚些時候則將發(fā)射“月球-28”。

耗資7500萬美元的“月船-3”著陸點選在月球南極附近的曼齊努斯U隕石坑西南方向(南緯69.37°，東經(jīng)32.35°)。軟著陸成功后，它將釋放小型月球車。不過，印度著陸器和月球車設(shè)計壽命僅為1個月亮日(14個地球日)，因為它們沒有裝放射性同位素加熱器，無法熬過嚴寒的長月夜。俄羅斯“月球-25”設(shè)計壽命為1年，原本計劃在月球南極博古斯拉夫斯基隕石坑附近(南緯69.5°,東經(jīng)43.5°)軟著陸，距離“月船-3”著陸點僅相距120千米。

隨著俄羅斯“月球-25”的墜毀，在地形復雜的月球南極首次著陸的重任再次回到了印度“月船-3”的肩上。

終于，北京時間8月23日20時34分，“月船-3”成功軟著陸在月球南極附近的預定地點。這使印度成為“月球著陸俱樂部”第四個成員，“月船-3”也成為首個在離月球南極最近地點著陸的人類探測器。

3

美國重返月球 商業(yè)探月方興未艾

作為世界探月強國，上世紀六七十年代，美國為了實現(xiàn)載人登月，先后發(fā)射多個、多種月球探測器，最終通過“阿波羅”飛船使12個美國人登上月球。過去30年，美國的探月努力不曾停止，發(fā)射了多個月球探測器，最近兩年更是在商業(yè)探月上頻頻發(fā)力。

去年6月28日，美國將“拱石”月球探測器送上太空。同年11月，“拱石”采用彈道月球轉(zhuǎn)移方式進入月球軌道。這是NASA主導的一項地月空間立方星任務，旨在通過與商業(yè)伙伴的合作，低成本地完成任務，對未來月球空間站計劃將采用的軌道進行驗證，并測試新型導航技術(shù)。已升空一年多的繞月立方星“拱石”目前運行良好，為阿爾忒彌斯重返月球項目提供了數(shù)據(jù)支持。

去年11月16日，美國用首枚“航天發(fā)射系統(tǒng)”發(fā)射了“獵戶座”無人繞月飛船，實施“阿爾忒彌斯-1”任務，開啟重返月球之旅。

阿爾忒彌斯項目分為3個階段：“阿爾忒彌斯-1”任務是實施無人繞月飛行，研究“重返月球”對人體可能產(chǎn)生的影響；“阿爾忒彌斯-2”任務是實施載人繞月飛行，有4名航天員參加；“阿爾忒彌斯-3”任務是實施載人登月飛行。

阿爾忒彌斯計劃有3個特點：一是廣泛開展國際合作，截至今年7月27日，已有28個國家簽署《阿爾忒彌斯協(xié)定》；二是建立月球空間站，航天員先飛往月球空間站，然后根據(jù)需要從月球空間站出發(fā)完成載人登月任務，最終再返回月球空間站；三是讓私營企業(yè)也參與其中，NASA“商業(yè)月球有效載荷服務計劃”為那些對月球感興趣的小公司提供了一個機會。

今年11月15日，美國休斯敦直覺機器公司將用“獵鷹-9”發(fā)射“新星-C”無人月球著陸器，首次執(zhí)行“商業(yè)月球有效載荷服務計劃”。今年底，美國匹茲堡太空機器人技術(shù)公司將用首枚“火神-半人馬座”火箭發(fā)射“游隼-1”月球著陸器，它將把20多個“商業(yè)月球有效載荷服務計劃”有效載荷送到月面。

綜合文匯報、觀察者網(wǎng)

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