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【登月 50 特辑】首次登月的阿波罗之后,更多后继者也想踏上月球(二)

阅读351| 发布: 2018-01-23 15:16 | 点赞: 605

【登月 50 特辑】首次登月的阿波罗之后,更多后继者也想踏上月球(二)

如果说美国、前苏联、日本是探月先锋,那幺印度、中国、以色列就是后起之秀。

惦惦吃三碗公:印度

太空探索方面,印度相对容易被遗忘。然而事实上,印度在 1975 年 4 月 19 日(美国登月后 6 年),就从苏联火箭发射场发射了第一颗自製卫星「Aryabhatta」,而印度的航太事业也是靠苏联技术支援奠基而成。

之后 30 年,虽然印度没什幺大型太空探索计画,但专注于製造中大型运载火箭,至今已开发过 4 种类型:卫星运载火箭 3(SLV-3)、加大推力运载火箭(ASLV)、极轨卫星运载火箭(PSLV)和地球同步卫星运载火箭(GSLV),目前主力发射载具为后两者,不只享誉国际,也打开全球商用卫星发射市场。

【登月 50 特辑】首次登月的阿波罗之后,更多后继者也想踏上月球(二)

印度自主研发之运载火箭。

极轨卫星运载火箭(Polar Satellite Launch Vehicle,PSLV)为四节火箭,高 44 公尺,直径 2.8 公尺,1994 年 10 月首次发射成功,成为全球相当可靠又多功能的主力运载火箭,目前有 PSLV-G、PSLV-CA、PSLV-XL 三款以及研发中的 PSLV-3S,前三款负责将卫星送入太阳同步轨道,PSLV-3S 则是三节火箭,目标是将少于 500 公斤的卫星发射到低地球轨道(LEO)。

截至 2017 年 6 月,PSLV 连续 39 次成功执行任务,在 1994~2017 年期间,PSLV 系列火箭总共发射了 48 颗印度卫星、209 颗来自国外客户的卫星,较知名的发射任务包括 2008 年的月船 1 号、2013 年的火星轨道探测器(Mars Orbiter Mission,MOM)。

地球同步卫星运载火箭(Geosynchronous Satellite Launch Vehicle,GSLV)则是极地卫星运载火箭的改良版,为三节火箭,高 49.13 公尺,目前研发款式为 GSLV Mark II,负责将卫星送入地球同步轨道,2003 年 5 月首次发射成功。

而印度自主研发的重型火箭为 GSLV Mark III,目标是发射地球静止轨道卫星以及载人太空任务,近地轨道酬载量约 10 公吨(在各大型火箭中居末,作为比较:SpaceX 的猎鹰重型运载火箭近地轨道酬载量约 63.8 公吨),并且预计近日就要发射印度第一个登月探测器「月船 2 号」。

【登月 50 特辑】首次登月的阿波罗之后,更多后继者也想踏上月球(二)

(製表:科技新报)

上述为印度前期太空技术发展情况,到了 2008 年 10 月,印度展开第一个月球探测任务,由该国自主研发的极轨卫星运载火箭带着自製的绕月卫星「月船 1 号(Chandrayaan-1)」发射升空,携带红外线和 X 射线频率遥感装置,目标为绘製月球的化学、矿物学、光学地质特徵,而它最有名的探测结果是帮助在月球两极地下找到水和水冰证据。

虽然不到一年时间,月船 1 号就与印度太空研究组织(ISRO)失去联繫,但幸运的是 NASA 在 2017 年重新发现了这颗默默绕着月球轨道运行的卫星。

继美、苏之后第 3 个让探测器登陆月球的国家:中国

日本是全球第 3 个派出探测器和月球打招呼的国家,但中国却是全球第 3 个成功在月球表面放下探测器的国家,先从绕月卫星讲起。

在日本发射月亮女神号后一个月,中国于 2007 年 10 月也自主发射了该国首颗绕月卫星「嫦娥 1 号(Chang’e 1)」,上头包括 9 件主要仪器:CCD 立体相机、雷射高度计、干涉成像光谱仪、伽马射线谱仪、X 射线谱仪、微波探测仪、太阳高能粒子探测器、太阳风粒子探测器、大容量存储器(48 GB),算是首次向世界各国展现他们的太空野心与实力。

2013 年,嫦娥 3 号带着中国第一艘月球车「玉兔号」,成功在月球雨海西北部软着陆,成为全球第 3 个在月球表面放下探测器的国家,并且月球车底下装有测月透地雷达,能一边行走一边探测地表以下 100 公尺深度的结构。

2018 年 12 月 8 日,嫦娥 4 号带着「玉兔 2 号」月球车,搭乘长征三号乙改进 Ⅲ 型运载火箭升空,并于 2019 年 1 月 3 日领先世界,首次让月球车踏上月球背面的土地。

新创之国突起:以色列

全世界都知道不能小看以色列人,这个国家人口不到 900 万,人才却遍布世界各顶尖实验室、科研机构,而且也能自主研发小型卫星火箭「沙维特运载火箭」,1988 年 9 月首次发射并成功将卫星送入近地球轨道,以色列也因此成为全球第 8 个有能力发射火箭的国家。

而在登月任务方面,以色列更有机会和日本、印度一较高下,看谁先成为第 4 个把探测器放上月球表面的国家。2019 年 2 月时,由以色列非营利机构 SpaceIL 开发的创世纪号(Beresheet)探测器搭着猎鹰 9 号火箭升空,同年 4 月尝试在月球表面软着陆,可惜探测器虽然成功绕月飞行,但在下降过程引擎故障失联而坠毁月面,宣告失败。

以色列现任总理纳坦尼雅胡曾对此表示,一定会在 2~3 年内重返月球,不过 SpaceIL 已经宣布他们的目标不再是月球,虽然在多数人眼中,探测器坠毁月球表面等于任务失败,但 SpaceIL 认为创世纪号已打破纪录,未来要推出的创世纪 2 号(Beresheet 2)不必执着于各国热衷追求的月亮。

登月计画未来篇:谁会率先重返月球?

今年,以色列原本有机会成为第 4 个让探测器在月球软着陆的国家,但显然着陆技术没有那幺好掌握;印度则是摩拳擦掌,但为了将任务失败风险降至最低,只要检查出一丁半点技术障碍,不管火箭加好燃料了没都要下台重新进厂房检修。预估半个月后,印度会公布月船 2 号新的发射日期。

日本登月计画不断延迟

虽然在探月方面小有成就,不过日本的登月计画就有点难产了,由国家单位「宇宙航太研究开发机构」(JAXA)推动的 SLIM(Smart Lander for Investigating Moon)小型登月探测器,最早 2005 年就已有相关提案,2015 年正式通过决案,是日本首个月表探勘任务,原预计 2018 年搭乘爱普瑟隆(Epsilon)固态燃料火箭登陆月球。

然而由于资金不足, 2017 年时 JAXA 宣布 SLIM 延后到 2021 年发射,并且改搭乘开发成本较低廉的 H-IIA 运载火箭;如今又因为预定要一起发射升空的 XRISM 太空望远镜出问题,整体行程再延迟到 2022 年 1 月。

反观,日本民间企业的登月进度可能超越国家机构。一家专注于月球探索的日本公司 ispace 已推出「HAKUTO-R 月球探测任务」,也与 SpaceX 签订火箭发射合约,预计 2020 年先发射一颗绕月卫星,如果卫星成功入轨,2021 年就会接着发射月球着陆器与月球车,届时这些探测器将搭乘猎鹰 9 号 FT Block 5 火箭升空。

【登月 50 特辑】首次登月的阿波罗之后,更多后继者也想踏上月球(二)

HAKUTO-R 任务的月球着陆器与月球车概念图。

中国登月计画按部就班

从第一颗绕月卫星「嫦娥 1 号」,到放下月球车的「嫦娥 3 号」、「嫦娥 4 号」探测器,这些都是中国自 2003 年启动的「中国探月工程」(Chinese Lunar Exploration Program,CLEP)一部分,计画预计历时 20 年,分为「绕」、「落」、「回」 3 个阶段,目前中国已走到第二期工程,而第三期工程将由「嫦娥 5 号」探测器接手,预计今年底就会发射。

嫦娥 5 号包含轨道器、返回器、上升器和着陆器,会从月球表面採集 2 公斤土壤返回地球,样本应该有 2 种,第一是钻孔取得的深层土壤;第二是用机器手臂取得的表面土壤。

如果以上顺利完成,中国可能会继续开发嫦娥 6 号、嫦娥 7 号与嫦娥 8 号探测器,目标是月球南极的採样返回、月面试验。

印度月船二号发射在即

以色列今年登月失败,紧接着换印度上了。月船 2 号(Chandrayaan-II)探测器原订于当地时间 7 月 15 日搭着 GSLV Mk III 火箭发射升空、9 月 6 日在曼齐尼 C 陨石坑和辛普路斯 N 陨石坑之间的高地平原着陆,约位于南纬 71 度,如果登陆成功,印度将成为继前苏联、美国和中国之后,第 4 个于月球达成软着陆的国家。

月船 2 号包含 1 台着陆器「维克拉姆(Vikram)」、1 台月球车「普拉冈(Pragyan)」和 1 台轨道飞行器,带有一台 α 粒子 X 射线光谱仪,能测量着陆地点的岩石元素组成,并弥补中国嫦娥 4 号未携带 X 射线光谱仪的遗憾。

不过最新进度为月船 2 号延迟发射,因为技术人员在火箭升空前 1 个小时才发现无法排除的大问题。

【登月 50 特辑】首次登月的阿波罗之后,更多后继者也想踏上月球(二)

搭乘 GSLV Mk III 火箭的月船 2 号已在发射台準备完毕。

至于曾在月球探索领域称霸一时的美国和俄罗斯呢?

美国第二个载人登月计画上线

从阿姆斯壮登月至今已过了 50 年,继阿波罗计画之后,NASA 于今(2019)年公布第二个登月任务:阿提米丝计画(Artemis),预计 2024 年重返月球。在希腊神话中,阿提米丝是阿波罗的孪生姊姊,同时也是月亮女神,为了让这项计画更具代表性,NASA 到时候可能会派女性太空人加入 2024 年登月阵容。

而这一次的登月发射载具为 SLS 火箭,将带着太空人登陆月球南极。

俄罗斯载人登月计画时程稍晚

俄罗斯目前则还处于「2016~2025 年联邦太空计画」阶段,这段期间预计要发射用来研究月球、火星和太阳系其他行星等 8 艘探测器,2021 年试射新一代载人太空船,2023 年首次带着机组人员前往国际太空站;2025 年后开始全力探索月球,2030 年重新登陆月球。

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