國(guó)際探月歷程

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月球是地球唯一的天然衛(wèi)星，也是太陽(yáng)系第五大衛(wèi)星;它與地球的關(guān)系在太陽(yáng)系中極為特殊，其質(zhì)量達(dá)到了地球的八十一分之一，而太陽(yáng)系其它行星的衛(wèi)星遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這樣大的比例。實(shí)際上，地球和月球在圍繞著它們的共同質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，在天文學(xué)上專門將地球和月亮稱為“地月系統(tǒng)”并作為一個(gè)整體去研究。月球的存在對(duì)于維持地球自轉(zhuǎn)軸的穩(wěn)定非常重要，而月球引力引起的潮汐作用甚至比太陽(yáng)還要大。由于“潮汐鎖定”的原因，月球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)速度相同，使得它總是只有一面朝向地球。

對(duì)于月球形成的原因，目前有很多種假說(shuō)。目前主流的觀點(diǎn)認(rèn)為月球是在45億年前一顆火星大小的天體與地球大碰撞之后形成的。國(guó)際探月主要是美國(guó)和前蘇聯(lián)進(jìn)行的，進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)的“嫦娥工程”穩(wěn)步推進(jìn)中。

1.早期的月球探索

古代的天文學(xué)家很早就開始觀測(cè)、研究月亮，1609年，伽利略首次用天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)月亮，使人類對(duì)月球正面的地形開始有詳細(xì)的了解。但真正的飛越是在二十世紀(jì)人類進(jìn)入太空時(shí)代之后才開始的。

1957年，前蘇聯(lián)發(fā)射人類第一顆人造衛(wèi)星，解決了將人造物體發(fā)射到太空的基本技術(shù)之后，馬上就開始著手向月球發(fā)射探測(cè)器。發(fā)射人造衛(wèi)星的運(yùn)載火箭只能將物體送到近地軌道，因此需要在原來(lái)運(yùn)載火箭的基礎(chǔ)上增加一級(jí)，將探測(cè)器送到地月轉(zhuǎn)移軌道。最早的發(fā)射是從1958年開始的，但經(jīng)歷了多次失敗后，前蘇聯(lián)才在1959年1月2日成功發(fā)射月球1號(hào)，經(jīng)歷34小時(shí)的飛行之后，從距離月球5965公里的地方掠過(guò)。實(shí)際上，前蘇聯(lián)發(fā)射了很多的探月飛行器，但僅對(duì)取得成功或部分成功的任務(wù)命名并予以公布。最初月球1號(hào)的任務(wù)是撞擊月球，但并沒(méi)有達(dá)成目標(biāo)。最終這一任務(wù)是月球2號(hào)在1959年9月14日完成的，它成為人類在外星球?qū)崿F(xiàn)硬著陸的第一個(gè)物體。之后，前蘇聯(lián)馬不停蹄地實(shí)施了第一次從月球背面拍照的任務(wù)——月球3號(hào)。由于那個(gè)年代還沒(méi)有數(shù)碼技術(shù)，月球3號(hào)上攜帶了老式的照相機(jī)，拍攝后在探測(cè)器上顯影，然后用電視攝像機(jī)掃描并把信號(hào)傳回地球。1959年10月，月球3號(hào)獲得了月球背面的圖像。這對(duì)人類來(lái)講可說(shuō)是意義非凡，體現(xiàn)了科學(xué)與工程上的重大成就。赫魯曉夫甚至拿著月球背面的照片去和美國(guó)總統(tǒng)炫耀。

2.蘇聯(lián)早期輝煌

載人登陸月球，首先要掌握月面軟著陸技術(shù)和繞月飛行技術(shù)。由于月球基本上沒(méi)有大氣層，從地月轉(zhuǎn)移軌道飛向月球的探測(cè)器只能依靠自身攜帶的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行減速，最終實(shí)現(xiàn)以接近于零的速度降落到月面。前蘇聯(lián)設(shè)計(jì)的月球9號(hào)探測(cè)器在1966年1月31日發(fā)射，在距離月面75公里時(shí)開始制動(dòng)，工作48秒后，在距離月面250米時(shí)將速度降到零。之后著陸器利用反推發(fā)動(dòng)機(jī)緩慢降低到距離月面4米高度，由一根探針觸發(fā)兩個(gè)氣囊充氣，在氣囊的保護(hù)下降落到月面。

實(shí)施月面軟著陸在人類太空時(shí)代的早期是非常困難的。前蘇聯(lián)共進(jìn)行了12次嘗試，只成功兩次。美國(guó)直到1966年6月才由勘察者1號(hào)實(shí)現(xiàn)第一次軟著陸。但這一時(shí)期的飛行任務(wù)為后來(lái)者積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，月球9號(hào)所使用的氣囊技術(shù)，現(xiàn)在依然在被火星探測(cè)器使用。

1966年3月31日，前蘇聯(lián)發(fā)射了月球10號(hào)探測(cè)器，成為第一個(gè)人造月球衛(wèi)星。它在月球軌道運(yùn)行56天，繞飛行了460圈。所攜帶的磁力計(jì)、伽馬射線光譜儀和紅外輻射計(jì)等設(shè)備積累了大量的探測(cè)數(shù)據(jù)。而美國(guó)也在同一年8月發(fā)射的月球軌道器1號(hào)任務(wù)中實(shí)現(xiàn)了類似目標(biāo)。

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3.激烈的登月競(jìng)賽

人類載人航天史上最宏偉的篇章，當(dāng)屬二十世紀(jì)六七十年代的登月競(jìng)賽。美國(guó)通過(guò)實(shí)施“水星”計(jì)劃，掌握了載人天地往返的基本技術(shù)。通過(guò)“雙子星”計(jì)劃，掌握了載人登月所必須的艙外行走和交會(huì)對(duì)接技術(shù)。最終通過(guò)“阿波羅”計(jì)劃實(shí)現(xiàn)了載人登月的目標(biāo)。

當(dāng)時(shí)的載人登月可以有多種方案選擇，最終美國(guó)選擇了“月球軌道交會(huì)”方案，也就是由一枚火箭一次將用于天地往返的指令艙/服務(wù)艙和用于登月的登月艙送到月球軌道，登月艙實(shí)施登月后與指令艙/服務(wù)艙在月球軌道交會(huì)對(duì)接，拋棄登月艙后由指令艙將乘組送回地球。

1968年12月，土星五號(hào)火箭將“阿波羅8號(hào)”飛船發(fā)射到繞月軌道，這是人類歷史上第一次離開近地空間，近距離觀測(cè)月球。1969年7月20日，阿波羅11號(hào)終于將阿姆斯特朗和奧爾德林送上月球，實(shí)現(xiàn)了載人登月的偉大壯舉。之后又連續(xù)實(shí)施了6次載人登月任務(wù)，其中阿波羅13號(hào)雖然因服務(wù)艙故障登月失敗，但卻將航天員安全地?fù)尵然氐厍?，被譽(yù)為“雖敗猶榮”。