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45年后,俄羅斯重啟探月行程

2021-03-31 11:04 來源:北京日報

  李會超 

  進入新世紀后,我國的嫦娥探月工程順利開展,其他航天大國也實施和策劃了不少探月項目,使月球再次成為深空探測的熱點目標。 

  對于月球,我們的近鄰俄羅斯并不陌生。早在航天時代剛剛開始的時候,月球探測就是蘇聯的首要深空探索目標。近年來,隨著俄羅斯綜合國力的逐步恢復,沉寂多年的探月活動再次迎來曙光。在歷經數次推遲后,屬于俄羅斯探月計劃第一階段的“月球-25”探測器已經整裝待發,準備在今年年底由“聯盟”號火箭發射升空。 

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  “月球-25”探測器整裝待發 

  俄羅斯繼承了蘇聯大部分的航天遺產后,由于國力的限制,在很長時間內沒有開展月球探測任務。進入新世紀后,隨著綜合國力的逐步恢復,俄羅斯又提出了宏偉的探月計劃:在2019年至2025年的第一階段,實施多個無人探測任務,著重對月球極區的情況進行研究,同時開始在包括國際空間站在內的多種平臺,開發未來載人登月及建造月球基地所需的各種技術,建造和測試用于載人登月任務的大型火箭和新一代飛船;在2026年至2030年的第二階段,實施取樣返回任務,對月球極區土壤進行更加細致的分析,并啟動月球基地無人組件的建設,同時繼續進行載人登月的準備工作;而在2031年后的第三、第四階段,則開始建設月球自動站系統,實現載人登月,使月球基地進入全面運行狀態。 

  在歷經數次推遲后,屬于俄羅斯探月計劃第一階段的“月球-25”探測器已經整裝待發,準備在今年年底由“聯盟”號火箭發射升空。 

  按照之前的設計方案,“月球-25”是一種著陸探測器,相比于其他的著陸探測器,其突出的特色是將在月球上部署一個小型的地震監測網,用以探究月球內部的秘密。在接近月球時,“月球-25”會先釋放一個高速穿越器模塊,這個模塊攜帶了10個彼此獨立的高速穿越器。在與“月球-25”實施分離后,高速穿越器模塊將會讓自己開始打轉,并在接近月球的過程中逐步增加旋轉速度。在距離月球表面約700公里時,高速穿越器模塊的旋轉速度已達到每秒20轉。此時,它將釋放5個高速穿越器。在旋轉產生的離心力的作用下,高速穿越器各自飛向不同的方向,在250秒后擊中月球表面,形成一個半徑約為10公里的圓圈。而剩余的5個高速穿越器,則會在距離月球表面約350公里時釋放,形成一個半徑約為5公里的圓圈。每個高速穿越器的撞月速度大概在每秒60米至120米,可以利用自身的動能深入到月球表面以下,從而對月球地質活動產生的地震波進行探測,由此推斷月球內部結構。 

  然而,由于俄羅斯長期沒有進行過探月飛行,為了降低任務難度,在實際實施的方案中,俄羅斯技術人員不得不暫時舍棄了這種新穎的探測手段,轉而采用更保守的設計,僅安裝一些常規的探測儀器。但在未來,這種已經進行了一些試驗的技術仍然有可能被應用。 

  與“月球-25”搭檔的是“月球-26”探測器!霸虑-26”是一種環繞探測器,不在月球著陸,而是在圍繞月球的軌道上運行,對月球表面進行高分辨率的遙感探測,并探測月球附近的其他空間環境參數。通過“月球-26”獲得的月球全球數據和月球南極區域的數據,俄羅斯的科研人員們將會對未來建設月球基地的選址問題展開研究。同時,“月球-26”還將與“月球-25”開展著陸器與軌道器之間的通信中繼試驗。 

  2 

  未來幾年探測月球南極并取樣 

  美國的月球勘測軌道飛行器搭載了莫斯科大學研制的中子探測設備LEND,可以探測水和冰在月球表面的分布情況。起初,科學家們認為月球上的水冰主要集中在月球極地附近的深坑中,這些深坑終日不見陽光,不適于航天器長時間工作。然而,通過對LEND數據的分析,科學家們發現有些日照區域可能也存在著水冰,這為著陸探測任務的開展提供了可能。 

  計劃中的“月球-27”探測器將對月球南極可能存在水冰的區域進行鉆探探測,其搭載的15臺科學儀器是和歐空局合作研制的,將對月球南極地區的情況作出綜合研究!霸虑-27”探測器目前計劃在2025年前后發射。 

  “月球-28”探測器將在前面幾艘探測器的基礎上,對月球的南極地區進行更加深入的探測。按照目前的設計計劃,“月球-28”在完成著陸后會釋放出一臺取樣月球車,這臺月球車上裝有初步的分析儀器,可以在一定距離范圍對月球土壤、巖石樣本的情況進行篩選?茖W家們將會根據傳回的數據,選擇若干個樣本,指令月球車進行采集,并裝入探測器的收集裝置中。之后,探測器的上升段將使用自身動力從月球表面發射,返回地球。 

  3 

  遠景目標是建設月球基地 

  “月球-25”到“月球-28”的探測區域主要集中在月球南極,這些探測任務一方面可以加深對月球的這一關鍵區域的科學認識,另一方面也希望為未來的月球基地選定合適的地點。 

  月球基地的建立要滿足許多條件;厮谖恢脩摼哂辛己玫呐c地球進行無線電通信的條件,不能選擇在因為潮汐鎖定而無法看到地球視角的月球背面;厮谖恢眠應該在月球自轉的過程中獲得盡量多的光照時間,避免長時間處于極寒環境中。此外,月球基地附近應該有水冰和其他自然資源,便于未來在月球上就地取材,為宇航員的生活提供保障。 

  根據2019年公布的方案,俄羅斯計劃在未來建成一個綜合性的月球基地,開展月球探測、天文觀測和資源開發利用等工作。這種月球基地由四個關鍵系統組成。運輸系統主要負責地球和月球間的人員和貨物往來,還要在月球上部署必要的發射裝置,保證宇航員能夠從月球返回地面;載人系統主要是一個在環繞月球軌道上工作的空間站,作為地球和月球間的中轉站;月面系統是月球基地的主題,由若干個艙段組成,是宇航員們在月球工作和生活的地方,也可以在無人狀態下完成一些工作;配套系統則為整個月球基地的運行提供必要的保障。 

  根據已經披露的方案,月球基地初期可容納2至4位宇航員工作,后期可能增加到十多人。月球基地以無人航天器在月球表面著陸為主要建設方式,一些可以獨立工作的科學探測設備在基地周圍先期著陸工作,其他需要安裝的設備也由無人貨運飛船先期運抵月球表面,再由宇航員在月球表面登陸,完成月球基地最后的安裝部署。 

  俄羅斯曾經與美國商討過在月球附近聯合建設環繞月球工作的空間站,但最終未能達成一致。在美國公布的環繞月球的“深空門戶”空間站合作計劃中,俄羅斯并不是最終的參與國。近期,俄羅斯與我國簽訂協議,合作建設月球軌道和月球表面的月球科研站。在兩國攜手努力下,相信月球空間站和月球基地的規模會更大,功能會更全面,推進人類對太空的合作探索與利用。 

  延伸閱讀 

  蘇聯探月具有豐富經驗 

  蘇聯在1957年成功發射世界上第一顆人造衛星“斯帕特尼克1號”后不久,就開始了對月球的探索。由于環繞月球或著陸月球探測都需要復雜的動力裝置和測控過程,為了降低任務的難度,蘇聯的第一個月球探測器“月球-1”計劃采用撞擊月球的方式實施一次在月球表面的硬著陸。1959年“月球-1”成功發射升空后,在飛行過程中出現了一些偏差,導致其未能撞擊月球,而是從距離月球數千公里的地方飛掠,并成為了一顆環繞太陽運行的航天器。雖然沒能完成月球探測任務,但“月球-1”仍然是第一個達到第二宇宙速度的人造航天器,其飛行中的探測數據還首次證實了太陽風的存在。在同一年,蘇聯再次發射了“月球-2”探測器,成功撞擊了月球,成為第一個造訪月球和第一個造訪地球以外天體的人造物體。 

  1966年,“月球-9”探測器成功實現了在月球上的首次軟著陸。在著陸時,“月球-9”使用彈開的氣囊作為緩沖,首次在月球表面進行了輻射量等科學測量,還把月球上的景象通過電視畫面傳回了地球。1970年,“月球-16”探測器實現了人類首次在月球上的采樣返回。同年,“月球-17”探測器將“月球車-1”號巡視器帶到了月球上,使這臺月球車成為了世界上第一臺月球巡視器。 

  蘇聯時代最后一次無人月球探測是1976年進行的“月球-24”任務。這一時期,蘇聯的載人登月計劃進展不順利,發生了多次火箭爆炸的重大事故,而美國又成功實施了“阿波羅”載人登月計劃,蘇聯在此領域已失去先機。于是,蘇聯把航天活動的重點轉向了其他方向,停止了探月方面的工作。

(責任編輯:支艷蓉)

45年后,俄羅斯重啟探月行程

2021-03-31 11:04 來源:北京日報
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