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奔月与归途:月球探索完整历史

月球探索史·登月任务·相关事实

速度

1969年7月20日夜晚,人类有史以来第一次站在了另一个世界的表面。Neil Armstrong踩在月球尘埃上的靴印至今仍留在那里,原封未动。月球上没有风,没有雨,没有任何东西能将它们抹去。从某种意义上说,这些靴印将比人类有史以来建造的任何纪念碑都更为久远。

然而,我们如何抵达那里、下一步将走向何方的故事,远比阿波罗计划那段凯旋叙事所呈现的更漫长、更奇特,也更充满争议。这是一个关于冷战角力、秘密失败、非凡工程成就的故事,也是一个来自世界各地的新一代探索者的故事——其中不少国家在Armstrong登月时甚至还没有自己的航天计划。这同样是一个仍在续写中的故事。

太空竞赛的开端(1957年至1961年)

现代太空探索时代始于1957年10月4日,彼时苏联将第一颗人造卫星斯普特尼克号送入轨道。这一事件对美国的自信心造成了深远冲击。推理是这样的:既然苏联能将卫星送入轨道,就意味着他们能将核弹头投向地球上的任何地方。太空竞赛就此拉开帷幕。

两个超级大国迅速将目光投向月球,苏联率先出手。1959年1月,月球1号成为第一艘摆脱地球引力的航天器,尽管它错过了月球,漂入了太阳轨道。1959年9月,月球2号成为第一艘抵达月球表面的航天器,撞击在宁静海附近。此后不久,月球3号绕行至月球背面,传回了人类有史以来第一批月球背面的照片,呈现出一片令人震惊的迥异景观——与近侧相比,暗色平原更少,撞击坑更多,地形也更为崎岖。

美国在早期举步维艰。"徘徊者"计划旨在将搭载摄像机的探测器撞向月球,同时传回近距离照片,但接连遭遇六次失败,直到1964年和1965年徘徊者7号、8号和9号才相继取得成功。随后,"勘测者"计划实现了软着陆,证实月球表面足够坚固,可以承载人类的重量。"月球轨道器"计划则对99%的月球表面进行了测绘,并确定了阿波罗计划的潜在着陆地点。

苏联载人登月计划:秘密竞赛

数十年来,世界并不完全知晓苏联正在多么认真地推进载人登月计划。该计划笼罩在严格保密之中,失败被刻意压制,官方甚至否认该计划的存在。直到苏联解体后,全貌才逐渐浮出水面。

苏联的无人探测计划创造了一系列令人瞩目的世界第一。1966年,月球9号成为第一艘在月球上实现软着陆并从月面传回照片的航天器;同年,月球10号成为第一艘绕月飞行的探测器;1970年,月球16号成为第一艘将月球样本带回地球的无人探测器;同年,月球车1号成为第一辆在另一个天体上运行的遥控月球车,在11个月里行驶了近10公里;1976年,月球24号完成了苏联最后一次月球任务,带回的月球样本直到2020年中国嫦娥五号任务才得以超越,这中间相隔了整整44年。

载人登月计划的核心是N1火箭,这是一枚可与美国国家航空航天局土星五号相媲美的大型运载火箭。N1采用30台发动机集群布置于第一级,事实证明这种设计极难操控,灾难性问题层出不穷。N1的四次试飞全部以失败告终。1969年7月的第二次试飞尤为惨烈——火箭坠回发射台后发生爆炸,引发了人类历史上规模最大的非核爆炸事件之一。该计划于1974年悄然终止。

苏联还尝试利用探测号飞船实施载人绕月飞行。1968年,探测5号携带陆龟及其他生物样本绕月飞行,并安全返回地球。若计划按原定时间表推进,苏联宇航员或许能在阿波罗8号之前完成绕月飞行。然而,一再出现的技术延误最终令这一殊荣与苏联失之交臂。

阿波罗计划:人类最伟大的旅程

1961年5月25日,就在Alan Shepard成为第一位进入太空的美国人仅仅六周之后,总统John F. Kennedy向美国承诺:在这个十年结束之前,将人类送上月球。这是一个大胆的承诺,彼时所需的技术尚未存在。此后,人类历史上规模最大的和平时期工程动员随之展开。在鼎盛时期,阿波罗计划雇用了40万人,耗费了联邦预算的4%。

1967年1月27日,一次发射彩排期间舱内起火,夺去了阿波罗1号三名机组成员的生命:Gus Grissom、Ed White和Roger Chaffee。火势在舱内纯氧环境中以骇人的速度蔓延。这场灾难迫使计划对飞船进行彻底重新设计,并暂停推进长达18个月。它也塑造了一种严谨细致的安全审查文化,而这种文化正是阿波罗计划最终取得成功的重要基石。

阿波罗8号于1968年12月21日发射,是第一艘离开地球轨道、飞向月球的载人航天器。Frank Borman、Jim Lovell和William Anders绕月飞行了十圈。平安夜当天,他们向全球约10亿观众播送了《创世纪》的朗读。Anders拍摄了地球在月球地平线上方升起的画面,这张被称为"地出"的照片成为二十世纪最具标志性的影像之一。

阿波罗11号于1969年7月16日发射。7月20日,由Neil Armstrong和Buzz Aldrin驾驶的登月舱"鹰"号向静海方向下降。在燃料仅剩60秒、计算机不断发出过载错误警报的危急时刻,Armstrong手动驾驶"鹰"号飞越一片巨石地带,最终安全着陆。"休斯顿,这里是静海基地,鹰已着陆。"Armstrong沿梯子走下,于美国东部时间晚上10时56分踏上月球表面。他与Aldrin在月面共停留2小时31分钟,采集了47.5磅样本,并插上了一面美国国旗。Michael Collins则全程在上方的指令舱中保持绕月飞行。

1969年11月,阿波罗12号在勘测者3号探测器附近实现精确着陆。1970年4月,阿波罗13号遭遇氧气罐爆炸,服务舱严重受损。机组人员将登月舱作为救生艇,最终安全返回,美国国家航空航天局称之为其"最光辉的时刻"。1971年2月,阿波罗14号期间,Alan Shepard在月球表面打出了两杆高尔夫球。1971年7月,阿波罗15号首次使用月球车——一辆以电池为动力的车辆,使宇航员得以在月面探索更远的距离。1972年4月,阿波罗16号降落在月球高地,共采集了211磅样本。1972年12月,阿波罗17号执行最后一次任务,搭载了地质学家Harrison Schmitt——迄今唯一一位在月球上行走的职业科学家。Eugene Cernan是最后一位站在月球表面的人类,于1972年12月14日离开月球。此后,再无人类重返月球。

漫长的停歇与机器人探测的回归(1976年至2019年)

阿波罗17号任务结束后,两个超级大国将注意力转向了其他领域。航天飞机时代将人类航天活动的重心集中于近地轨道,月球则基本上交由无人探测器光顾。

日本的"月亮女神"探测器(又称"辉夜姬")于2007年发射,对月球表面进行了详细测绘,包括拍摄高清视频。中国的嫦娥一号同样于2007年发射,是中国首次月球探测任务,这颗轨道器最终按计划受控撞击月面。印度的月船一号于2008年发射,取得了一项重大发现:它在月球极地永久阴影区的陨石坑中探测到了水冰的存在,这一发现对人类未来在月球的居住具有深远意义。

美国国家航空航天局的月球勘测轨道飞行器于2009年发射,绘制出了迄今最为详尽的月球地图。伴随其同行的LCROSS探测任务则特意撞击了一个永久阴影区极地陨石坑,并在扬起的碎片羽流中证实了水冰的存在。

中国嫦娥工程:太空中的新超级大国

中国的探月计划已成为现代最令人瞩目的太空项目之一。2013年,嫦娥三号实现中国首次月球软着陆,部署了玉兔号月球车。2019年,嫦娥四号实现了人类历史上首次月球背面软着陆,这一历史性壮举需要借助中继卫星与地球保持通信联系。玉兔二号月球车至今仍在运行,成为在月球上工作时间最长的月球车。2020年,嫦娥五号将1.73公斤月球样本带回地球,这是自1976年苏联月球24号任务以来首次实现月球样本返回。2024年,嫦娥六号完成了世界首次月球背面采样返回,带回了来自太阳系中最古老、最大型撞击坑之一——南极-艾特肯盆地的月球物质。

印度历史性的南极着陆

2023年8月23日,印度月船三号任务成功在月球南极附近实现软着陆。印度由此成为第四个成功在月球实现软着陆的国家,也是第一个在南极附近着陆的国家。此次着陆发生在俄罗斯的月球-25号尝试同一壮举却不幸坠毁后仅数日。"智慧"号月球车运行了大约两周,直至月夜的到来终结了此次任务。月球南极地区因其已证实的水冰储量而备受关注。

日本SLIM精准着陆器

2024年1月,日本的SLIM着陆器(全称"月球智能着陆调查探测器")以前所未有的精准度实现成功软着陆,降落点距预定目标仅55米。由于推进器异常,着陆器侧卧落地,但仍传回了科学数据,证明精准着陆技术如今已触手可及。

阿尔忒弥斯计划:人类重返月球

美国国家航空航天局的阿尔忒弥斯计划代表着自1972年阿波罗17号以来人类首次重返月球的努力。与阿波罗计划"插旗留印"式的探索方式不同,阿尔忒弥斯计划旨在月球及其周边建立可持续的人类存在。

阿尔忒弥斯1号于2022年11月发射,是对太空发射系统火箭和猎户座飞船的无人飞行测试。任务飞越月球,抵达距地球268,563英里处,创下了专为人类设计的航天器所到达的最远距离,随后于2022年12月溅落太平洋。

阿尔忒弥斯2号于2026年4月1日发射,是首次载人阿尔忒弥斯任务,也是自1972年以来人类首次飞赴月球附近。四人机组由指令长Reid Wiseman、驾驶员Victor Glover(首位飞赴月球的有色人种)、任务专家Christina Koch(首位飞赴月球的女性)以及加拿大宇航员Jeremy Hansen(首位飞赴月球的非美国人)组成。任务采用自由返回轨道绕月飞行,旨在测试猎户座飞船的生命保障系统及机组人员在深空环境中的操作能力。飞船在最近接近点时将飞越月球背面约6,400英里处。任务总时长约为10天。

计划随后跟进的阿尔忒弥斯3号,旨在首次将宇航员送上月球南极,届时SpaceX的星舰将担任载人着陆系统。展望更远的未来,美国国家航空航天局构想建立"月球门户"——一座位于月球轨道的小型空间站——以及最终在南极附近建立永久性月面基地,届时水冰将可被转化为火箭推进剂和饮用水。

资料来源

美国国家航空航天局历史部:https://history.nasa.gov

美国国家航空航天局阿尔忒弥斯计划:https://www.nasa.gov/artemis

美国国家航空航天局阿波罗计划档案:https://www.nasa.gov/mission/apollo

欧洲航天局月球探索:https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/Moon

中国国家航天局:http://www.cnsa.gov.cn

印度空间研究组织,月船三号:https://www.isro.gov.in/Chandrayaan3.html

日本宇宙航空研究开发机构月球探索:https://global.jaxa.jp/projects/exploration/moon/

Country Reports,各国与太空探索:https://www.countryreports.org

史密森学会国家航空航天博物馆,阿波罗计划:https://airandspace.si.edu/explore/topics/apollo

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