人類探月史之三,「嫦娥一號」繪製月球全景圖,美國探尋礦產氦3

2020-12-22 弄潮科學

本文參加百家號#科學了不起#系列徵文賽。

不知你是否覺得?因為嫦娥五號成功從月球採樣並返回,近段時間的月球顯得格外明亮。

嫦娥五號

在嫦娥探月之前,美蘇兩國就在上世紀50~60年代在月球上展開過爭霸賽,收穫了舉世矚目的成就,蘇聯的無人月面採樣驚豔了世界,而美國的阿波羅登月計劃至今無人超越!

可惜的是,美國在1972年的阿波羅17號任務後,再也沒有載人登月,就算有幾次探月器的發射,也是撞擊性的硬著陸,連月壤都沒有帶回。

阿波羅17號太空人拍到的地球

隨著航天科學的發展,中國和歐洲等國都具備了探月的能力,紛紛向38萬千米外的月球發起了一次次探月活動,為的就是揭示她的真實面容,將她表面蘊含的氦3等資源寶庫為類提供長久的供應。

、1990年1月24日,日本在鹿兒島航天中心發射了「繆斯A科學衛星」,進入太空後更名為「飛天號」。這是日本發射的第一個探月器,也是繼美國與蘇聯之後第三個探月的國家。但它入軌速度慢了50米/秒,以致多次軌道修正後才飛入預定軌道。3月18日好不容易到了月球軌道後,釋放的小型衛星「造箭室」卻很快出現故障而失靈。

1991年3月4日,「飛天號」在經過7次繞月飛行後,開始進行氣動制動試驗。3月19日,它飛回到太平洋上空125.5千米的上空,將速度由原來的11千米/秒降低了1.712米/秒。20日,飛天天進入120千米的上空,將速度降低了2.8米/秒。在完成了氣動制動試驗後,飛天號再次進行了第9次繞月飛行。1991年10月2日,第10次飛掠月球,在L4與L5拉格朗日點軌道上探尋宇宙粒子。1992年2月15日,飛天號的燃料不多了,它開始飛入月球軌道。1993年4月10日,它接到指令撞擊在月球的弗地區,完成硬著陸。

飛天號

日本的「飛天號」是世界上第一個進行氣動制動試驗的探月器,技術已經成熟,可能是急於發射,而使它的第一個月球衛星失敗。

、1998年1月6日,美國發射了「月球勘探者號」,這是1972年的阿波羅17號後美國發射的第一個探月器。與以往的阿波羅登月任務不同,這是一個在100千米上空對月球進行全面勘察的衛星,為人類未來建立基地以及星際探索的跳板提供全面的數據。勘察的任務就是找水、找空氣、找礦,月面上大量存在的「完美能源」氦3就是勘探任務之一。

月球勘探者號

、2003年9月27日,歐洲航空局在法屬蓋亞那用「阿麗亞娜五號」火箭發射了「SMART-1」(智能1號)探月器,預計任務時間是為期6個月,不過到2006年8月才停止探測,驗證了新的等離子推力可使用更久。這是第一個以太陽能等離子為推進的月球衛星,目的是測試驗證新裝置與技術。這也是一個第二次掀起探月熱潮的探月器。它攜帶的紅外及X射線分光計第一次描繪了月面的鈣、鎂等元素的含量圖,和氦3等礦物分布圖,傳回了2要多張超清月球照片,收集了月球形成的重要數據,為「月球撞擊形成說」提供了證據;第一次發現月球兩極與赤道的地質構造大不一樣;第一次發現北極有一個終年可見太陽的「日不落」地區;2006年9月3日,智能1號經過3年的探月任務終於耗完最後一點電能,在歐空局操控下撞擊在中南緯度的「卓越湖」,揚起的大量粉塵有助於科學家分析月球的起源。

智能一號

這次探月意義非凡,為未來建立月球基地提供了可能性的展望。

、2007年10月24日,中國在西昌發射中心用「長徵三號甲火箭」發射了「嫦娥一號」。這是中國第一顆月球衛星,率先使用了「紫外敏感器」,可在新月、滿月、上弦月、下弦月等各種月相下探測月球。1.它觀測了月球每一寸土地,獲取了包含兩極的精細「全月球三維影像」;2.分析了月面鈦、鐵等14種元素的含量及分布,估測了礦物資源及開發願景;3.用微波輻射獲取了月壤厚度及年齡,同時進行了氦3含量及分布的估算;4.探測了地月之間的宇宙粒子、太陽風、地球磁場的影響等空間環境。2009年3月1日,「嫦娥一號」圓滿完成任務,在「豐富海」月海撞擊硬著陸,初步證明了我國具備了成熟的探月能力,為以後探月工程探測器的軟著陸和建立月球基地提供了選址和第一手資料,積累了寶貴的經驗。

「嫦娥一號」奔月

、2008年10月22日,印度在斯利哈裡柯塔島發射了「月船一號」,這也是他們的第一顆月球衛星,計劃探月任務是兩年,主要任務之一也為探測人類未來能源之一的「氦3」。不過「月船一號」在2009年7月就出現了重大問題,還影響到了定嚮導航。然而它仍然拍下了月球的高清地質、礦物以及地形等照片,用X射線螢光探測器探測到了鎂、鋁、矽、鈣、鈦等元素的分布;用γ射線譜儀探測到放射性元素的分布與集中地點;用立體相機拍到了月球3維影像;獲得了探月的經驗,至於故障,那就是他們的技術還不成熟。

月船一號

總結:月球表面豐富的氦13,成了人類新能源的探索目標。如果美蘇探月僅僅只是為了爭霸,那麼此後各國的探月活動,就是純粹的為氦3。而初步了解月球上蘊藏大量氦3的就是美國1998年發送的「月球勘探者號」。為什麼這個勘測器可以超過「阿波羅」任務,個人認為應該是它不必與蘇聯比高低了,可以切實地進行探月活動,而且它是在「阿波羅」登月的基礎上。

月球氦3的分布

而個人比較喜歡的當屬歐空局的「智能一號」,因為它第一個使用等離子推進器,讓探月任務延長了2年多,當然獲得了更多的月球數據!

在這些探月器中,你比較喜歡哪個?歡迎留下你精彩的評論!

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