中国月球探测计划浮出水面(上)
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踏上月球和建立空间站，是20世纪人类伟大的技术成果。如今“和平号”空间站荣归故里，国际空间站的建设仍马不停蹄。20世纪90年代以来，曾经受到冷落的月球再一次被人们想起。随着“重返月球”的呼声迭起，人们将会在21世纪感到探测月球的扑面热浪，而探测月球所取得的成果将改变人类社会的面貌。
人类探月的脚步
月亮是离地球最近的天然卫星。自古以来，月球给人类留下了许多美丽的传说。为了深入地了解月球，人类经过了千百年漫长的岁月。
人类大规模的探月壮举，始于现代航天技术诞生的20世纪50年代。
1959年，前苏联发射了“月球”一～三号探测器。“月球二号”在月球表面硬着陆，成为人类到达月球的第一个探测器。“月球”二号、三号在距月球数千公里飞过，发回了首批月球表面图像，使我们逐步了解了这颗相距38万公里以外的地球天然卫星。
前苏联的这些举动大大刺激了美国人。白宫那张椭圆形办公桌前，美国总统肯尼迪再也坐不住了。1961年的一天早晨，打开收音机的美国人听到了一件让他们振奋的信息。他们的总统宣布：将于1970年以前把一批宇航员送上月球，并把他们再带回地球。于是，一项历时约11年，耗资255亿美元的“阿波罗”登月计划正式启动了。在该工程高峰时期，动员了200多所大学、2万家企业、80多个科研机构，总人数超过30万人。
为实现登月壮举，美国陆续启动了“徘徊者号”、“月球轨道环行器”、“勘测者号”等一系列月球探测计划。3个系列探测器各有各的用途，充当了人类登月的开路先锋。“徘徊者号”探测器发射时间早、数量多，其任务是在月面硬着陆之前，拍摄月球照片。1961年8月到1965年3月共发射9个，其中“徘徊者”一～六号因故障失败，“徘徊者”七号、八号、九号获得成功。它们向地面传送了大量的月球电视图像和清晰的照片。在“徘徊者号”探测器研究的基础上，美国又发射了“月球轨道环行器”。该系列探测器是研究月球环境和表面构造的人造月球卫星，用于拍摄月球正面和背面的详细地形照片，绘制月面图，为“阿波罗号”飞船选择着陆点。1966年8月到1967年8月，共发射5个，都完成了预定的任务。上述探测器均为远距离探测月球，而“勘测者号”探测器则是对月球实地考察。其主要任务是在月球软着陆，探测月球并为“阿波罗号”飞船选择在月球的着陆点。1966年5月到1968年1月共发射7个。除了二号和四号毁于月面外，其余的都成功地在月面软着陆。“勘测者一号”是美国第一个在月面软着陆成功的探测器。
几乎在同一时期，“阿波罗号”飞船进行了6次不载人飞行试验。1968年到1969年，“阿波罗”七、八、九号飞船进行了载人飞行试验。1969年5月发射的“阿波罗十号”飞船的宇航员，驾驶着飞船围绕月球进行了登月演练，反复查看地形，以便选择合适的着陆地点。两名宇航员还乘登月舱下降到离月面约15公里的高度，并对月球表面环境做了进一步考察。
1969年7月20日，令人骄傲的时刻来到了。由巨型“土星五号”运载火箭发射的“阿波罗十一号”飞船，载着3名宇航员在月球上着陆。宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林跨出登月舱，踏上月球的陆地，他们成为人类历史上最早拜访另一个星球的使者。
宇航员的这次月球之行，不仅在月球留下了人类的脚印，同时，在月面8个不同的地点进行了勘察，通过对月球物质进行研究，极大地丰富了人类对月球的认识。
在“阿波罗”登月活动中，共进行了7次载人登月，6次成功，不仅掌握了第一手月球资料，还从月球带回了约440公斤的月球土壤和月球岩石样品。
美国的登月活动如火如荼，前苏联也频繁向月球发射探测器。从1959年1月到1976年8月，共发射了24个“月球号”探测器。它们通过逼近和绕月飞行、硬着陆和软着陆、取回样品等，实施月球考察。1970年9月发射的“月球十六号”，第一次实现了不载人探测器自动挖取月球岩石样品并自动送回地球。可见，前苏联对月球的探测已经达到了相当高的水准。但是，前苏联用于载人登月的运载火箭接连受挫，致使登月计划功亏一篑，于是便转为发展载人空间站。1971年，前苏联率先发射了世界上第一个空间站“礼炮号”，此后在载人空间站领域保持着强劲的势头，并取得了丰富的经验，而美国又在此领域与苏联展开了拼杀。于是，在1972年美国完成了最后一次“阿波罗号”飞船登月飞行后，便停止了登月活动，月宫受到了冷落。
人类缘何对月宫一往情深？
无论是无人探测器还是人类亲自到月宫探测，都需要花费巨大的人力、物力和财力。那么，人类为什么不惜耗费巨资探测月球呢？
显示综合国力，展示航天技术。毫无疑问，月球探测需要雄厚的物质基础做后盾，需要航天高技术的发展为依托，也就是说有钱没技术和有技术没钱都不行。可以说，月球探测是一个国家综合国力的体现，是航天技术发展水平的象征，与载人航天一样，是提升国家地位的载体。同时，航天技术是由应用卫星、载人航天和深空探测三个方面组成的，只有在月球探测上有所作为，成为真正意义上的航天大国，才能在分享空间权益上拥有更大的发言权。
促进多学科科学技术的进步和发展。月球是人类研究宇宙和地球本身的理想平台。科学家认为，月球表面含有能够追溯到数十亿前被彗星和小行星碰撞的记载，在地球上这种记载被大气层所掩盖。而通过月球上没有人为改造和破坏的某些本来面目研究地球，有助于了解地球的远古状态、太阳系乃至整个宇宙的起源和演变；了解月球的成因、演变和构造等诸方面的信息，有助于搞清楚空间现象和地球自然系统之间的关系，可以极大地丰富人们对地球、太阳系以至整个宇宙起源和演变及特性的认识，从中寻求有关地球上生命起源和进化的线索。同时，对月球的探测活动，还可以大大带动人工智能机器人、高超音速飞行、光学通信、耐高温材料等一大批相关高新科学技术领域的发展，对人类文明产生不可估量的重大影响。
开发利用月球资源。月球是一片未开垦的处女地，具有丰富的物质资源。据探测，月球约有60种矿藏。在月球岩土中，具有丰富的氧、铁、镁、钙、硅、钛、钠、锰等物质。月球表面平均有10厘米厚的沙土，共含有80000亿吨铁。研究认为，如果不把碳氢化合物计算在内，月球上的物质能为人类制造出90％的所需物资。
月球表面的月壤中富含有由太阳风粒子积累所形成的气体，如氢、氦、氖、氮等气体。这些气体在加热到摄氏700度时，就可以全部释放出来。尤其是月球上的氦3，是地球上所没有的核聚变反应的高效燃料，在月壤中的资源总量可以达到100万到500万吨。30吨氦3经热核反应产生的能源，相当于美国一年生产能源的总和。如果每年从月球上开采1500吨氦3，就能满足世界范围内能源的需要。利用氦3进行热核反应产生的放射性最低，具有经济和安全两大优点。另据计算，从月球中每提炼出一吨氦3，就可以获得6300吨氢气、700吨氮气和1600吨含碳气体。这对于人类找到新的能源和维持长久性基地十分重要。
用月球作基地，进行深空探测活动。月球的引力只有地球的六分之一，航天器从月球上起飞可以大大节省能源。月岩土壤中氧占40％，可以就地生产推进剂和作为受控生态环境和生命系统的氧气来源；硅占20％，可以为航天器制作太阳能电池阵；其他金属可以为航天器制作各种部件设备；还可以用月球作中继站，为过往的航天器进行检修和补充燃料。
进行天文观测和研究的理想场所。对于天文学家来说，寂静的月球环境是进行空间天文学研究得天独厚的场所。月球表面的地质构造极其稳定。它直接承受太阳的辐射，没有大气层对光线和电波的吸收、散射和折射等干扰，地震很微小。月球有漫长的黑夜，黑夜温度极低。月球这种环境为建造高精度天文台提供了理想的场所，在月球架设望远镜可以进行全波段的天文观测，获取地面观测系统无法得到的信息。总之，月球是对太阳系、银河系中的其他天体进行天文观测和研究的“风水宝地”，是进行天文物理学、生物科学和高能物理学等观测和实验的理想场所。
同时，利用月球具有的高真空、低重力的特殊环境，可以生产特殊强度和塑性等性能优良的合金和钢材，还能生产诸如超纯金属、单晶硅、光衰减率低的光导纤维和高纯度药品等。
留在月宫的“文物古迹”
完成了登月壮举的人类平安离去，却将大量的“文物古迹”留在了月宫。据《中国航天报》报道，月球最醒目的“文物古迹”是人类一大批高科技的结晶，主要包括月球探测器、“阿波罗号”飞船的登月舱和特别的月球车。
1966年2月3日，前苏联发射的“月球九号”，在月球的风暴洋西部地区，实现了人类首次在地球以外天体的软着陆。美国的“勘测一号”比它迟到4个月，着陆地点与之相距几百公里。
在这些历史文物中，最为壮观的要数美国“阿波罗号”飞船遗留下来的6个登月舱基座。
第一个名为“鹰”的登月舱高达7米，重14.7吨，外形如同童话中的大蜘蛛。其外壳镶着一块不诱钢标志牌，上面刻有一行大字：“公元1969年7月，来自行星地球上的人首次踏上月球，我们是全人类的代表，我们为和平而来。”
月球上著名的“文物古迹”还有月球车。这些月球车中有无人驾驶的，也有有人驾驶的。最早到月球的月球车是前苏联的“月球十七号”探测器送去的“月球一号”无人驾驶月球车。它有8个车轮，自重756公斤，可以越过30度的陡坡。在地面人员的指挥下，它在月面上运行了10.5公里，考察了8万平方米的月面。该月球车到第2年10月4日因能量耗尽而停止了工作。后来的“月球车二号”行驶了37公里，向地球发回了88幅月面全景图。第一辆有人驾驶的月球车是“阿波罗十五号”飞船带去的。这种月球车长只有前苏联月球车的三分之一。它的4个车轮各有独立的马达，运行最高时速可达18公里，可以越过高25厘米以下的障碍或0.5米宽的沟坑。后来的“阿波罗十六号”和“阿波罗十七号”飞船也将月球车带到了月球。上述3艘飞船的宇航员分别驾驶着各自的月球车行驶了27.9公里、27公里和35公里，并利用月球上的电视摄像机和传输设备向地球实时发回宇航员在月面上活动的情景，还拍摄了宇航员离开月球返回月球轨道时登月舱上升级发动机喷气的景象。
此外，留在月球的“文物古迹”还有一些仪器和器械。它们包括12位登月者为减轻返回地球时的负荷而遗留的各种物品，其中有性能极好的照相机、崭新的靴子、背包、仪器包装盒和钢笔等物品。值得一提的是，6个登月舱旁边都竖立着星条旗。这些星条旗镶有许多钢丝，尽管月面上一丝风也没有，它们还是永远张开着。
由于美国航空航天局特别许可每位登月宇航员可以在月面留下重量不超过0.249公斤的私人纪念品，因此，一贯极富浪漫色彩的美国宇航员留下的东西丰富多彩，充满想像力。例如，奥尔德林献给“月神”的见面礼是一只精巧的“圣杯”，里面盛着优质的美酒。谢泼德是个高尔夫球迷，他在月面上挥动了几下球杆后，取下球杆上的金属头，让它与那两个飞得远远的高尔夫球永远留在了月球上。
还有一些文物已是残破不全。1959年9月12日前苏联发射的“月球二号”探测器，撞在了月球阿基米德环形山附近。尽管“月球二号”变成了碎铁，但它的研制者相信，探测器内一大两小3块正五边型的特制金属标牌，因为有牢固的保护装置，应当安然无恙地留在月面上。大的金属标牌直径15厘米，上面铸有苏联国徽和“СССР”字样；两块直径9厘米的金属标牌刻有俄文，其意为：“苏维埃社会主义共和国，1959年9月”。
在未来人类到月球做客和生活的日子里，将会有不少人兴致勃勃地寻找这些“文物古迹”，一定会为月球的开拓者们而骄傲。
重返月球，21世纪航天活动的热点
“阿波罗”登月计划完成后，由于其巨额投资没有取得直接经济效益，再加上科学以及政治上的原因，月球探测一度受到冷落。
由于月球是地球唯一的天然卫星，科学家并没有忘记其在促进人类科技进步和挺进太空的特殊地位。进入90年代以来，人们又一次想起了月球，开发月球的兴趣与日俱增。
1989年7月20日，在纪念“阿波罗”载人登月20周年的时候，美国总统布什宣布重返月球，建立月球基地并以此促进对火星的空间探测。这一设想提出后，美、俄、欧洲和日本都组织力量进行研究，相继制定了各自的计划。美国为此进行了“生物圈一号”和“生物圈二号”密闭生态系统试验。
1993年4月，美国、欧洲和日本的200多位科学家汇集法国，围绕人类是否有必要重返月球，是否需要建立一个永久性的月球基地等问题展开了深入的讨论和研究。会议传出的消息鼓舞人心：21世纪人类将再次送宇航员到月球，在2020年前后建立月球基地，月球上的太阳能电站将向地球送电，经过改造后的月球将成为适合人类居住和生活的又一个星球。
1994年1月25日，美国成功发射的“克莱门汀一号”探测器，奏响了美国重返月球的序曲。在环绕月球为期两个月的飞行中，它拍摄了200万幅月球图像，获得了月球铁和钛的分布图和迄今为止最为详细的月球数字地形图。该探测器还用激光对40处月球盆地进行了测绘， 发现了深达12公里、目前太阳系中已发现的最大、最深的环形山口。这一山口已被命名为“艾特金盆地”。“克莱门汀一号”加深了对月球结构的了解。
1998年1月7日，时隔25年后，美国“勘测者号”系列月球探测器中的最新“成员”，在美国卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心发射上天。设备精良、配备有5种先进科研仪器的该探测器，取得了丰厚成果。其中最大的成果之一是发现了月球上有水。水是将来建立月球基地、发展月球农业和工业的命脉，它还可以为在月球上发射的火箭提供燃料。因此，这一发现对月球探测及其资源开发将产生重大影响。
据有关资料称，重返月球是美国航空航天局面向21世纪的第三重点项目。1995年，美国提出了“新盛世”计划。美国计划在对月球进行全方位探测的基础上，实施宇航员重返月球，建立月球前哨站，进行初步科学试验并建立第一个月球基地，从事科学研究、采矿和材料加工。
21世纪，人类将迎来第二个月球探测高潮。除美国以外，其他航天国家或组织都纷纷提出了月球计划。
欧洲航天局计划在21世纪初到2020年分4个阶段进行月球探测。第一阶段是发射数颗月球卫星，勘测月球资源，并将一个带有月球车的登月舱送上月球，考察月球南极的地形、地貌和环境，为未来建立月球基地积累数据资料。第二阶段是发射月球遥控机器人，进行月球物质的化学成分分析和物理探测。第三阶段是就地取材进行月球上的材料生产。第四阶段是完成月球基地建设，宇航员进驻永久性月球基地。目前，正在进行月球轨道观测站等项研究，2002年发射首颗月球探测器。
日本正雄心勃勃欲成为第三个月球大国。早在1990年1月24日，日本就发射了一颗重量11公斤的月球探测器“缪斯－A”，从而使日本成为第3个加入“月球俱乐部”的成员。进入21世纪， 日本计划2002年12月发射一个月球探测器，2004年5月12日到达月面，对月球进行考察；2006年将月球探测器送上月面软着陆，从探测器里开出的月球车将为日本在月球极区建立观测站的设想提供宝贵的数据；2015年前发射数颗探测器，对月球进行全面测绘，了解月球内部结构，完成月球采样和返回任务；此后，建立月球极区的观测站。在建站初期，配备自主式月球车，并逐步解决受控生态、生命保障、防辐射和能源生产等各系统的问题。
已经跻身核国家的印度计划2005年以前发射无人驾驶的环月球探测器。