探月

探月

對月球進行探測任務
月球是地球的天然衛星,當然成為空間探測的第一站。中國探月工程又稱“嫦娥工程”。公元1969年,阿波羅十一号飛船載人登月,全世界有六億人通過電視轉播同時收看了這曆史性的一幕。當看到美國宇航員阿姆斯特朗在月球上留下人類的第一個腳印時,觀者無不心馳神往。我們征服了人類出現幾百萬年以來俯首膜拜的月亮,這月球上的小小一步似乎暗示了人類無限的未來!
    中文名:探月 外文名:lunar probe 發生地點: 主要人員: 時間:公元1969年 事件:阿波羅十一号飛船載人登月 目标:獲取月球表面三維立體影像等

介紹

20世紀50年代末,蘇聯和美國開始進行了在探月研究方面的太空競賽。由于涉及尖端技術和國防科技,“空間競賽”在一定意義上也是“軍備競賽”的一種體現。比起其實際意義來講,空間技術因其在軍事上的應用潛力和鼓舞人心的巨大作用而成為這場角逐中的焦點。

1957年10月4日蘇聯第1顆地球人造衛星史潑尼克一号标志着空間競賽的正式開端。蘇聯屢屢奪得太空競賽中的第一。美國人對此耿耿于懷,為了展現自己的實力,便把目光瞄向了月球。1961年5月25日,肯尼迪總統宣布:“在未來10年内,把一個美國人送上月球,并使他重返地面。整個國家的威望在此一舉。

”這項任務就是著名的“阿波羅”載人登月探險計劃。而最終阿波羅飛船于1969年成功登月,“邁出了人類的一大步”,抒寫了人類在探月進程中輝煌的一頁。月球成為了大國争霸的戰場,巨額花費使得雙方頗感吃力,并最終走向合作道路。蘇聯在航天領域方面取得突破雖比美國早,但後來由于資金、人才等各種因素,美國成為最終的科技領頭。

一些觀察家認為高昂的航天競賽經濟開銷造成了蘇聯20世紀七八十年代的經濟危機,成為蘇聯解體的原因之一。但是抛開軍事力量和兩種文明的比拼,探月終究為人類開的了新的空間視野。簡單來說,美蘇的探月曆程可以分為探路和賽跑兩個階段。在這兩段時期,兩國的技術和設備都有長足的創新。

2020年11月24日4時30分,中國在中國文昌航天發射場,用長征五号遙五運載火箭成功發射探月工程嫦娥五号探測器,火箭飛行約2200秒後,順利将探測器送入預定軌道,開啟中國首次地外天體采樣返回之旅。12月1日,嫦娥五号探測器成功在月球正面預選着陸區着陸。

據悉,嫦娥五号任務計劃實現三大工程目标:一是突破窄窗口多軌道裝訂發射、月面自動采樣與封裝、月面起飛、月球軌道交會對接、月球樣品儲存等關鍵技術,提升我國航天技術水平;二是實現我國首次地外天體自動采樣返回,推動科技進步;三是完善探月工程體系,為我國未來開展載人登月與深空探測積累重要人才、技術和物質基礎。

工程介紹

獲取影像

獲取月球表面三維立體影像,從而劃分月球表面的基本地貌和構造單元,初步編制月球地質與構造綱要圖,為後續優選軟着陸區提供參考依據。世界上還沒有覆蓋整個月面的影像;中國如能獲取全月面三維影像,對于更好地了解月球的地質構造和演化曆史有着重要的意義。中國将争取比國外已有的此類圖像做得更完整、更精細。

編制圖象

分析月面有用元素含量和物質類型的分布特點,即對月面有用元素進行探測,初步編制各元素的月面分布圖。美國已做了5種有用元素的全球性分布與含量,嫦娥1号将探測月面钛和鐵等14種可能有開發利用前景的重要元素的分布特點和規律。

月壤特性

中國将首次開展月面的微波輻射探測,獲取月壤厚度的全月分布特征,研究月表年齡及演化,估算月壤中氦3的分布和資源量。月球上已知礦物有100多種,其中5種是地球上所沒有的。尤其是氦3。它是一種安全、高效、清潔的新型核聚變燃料,可改變人類社會的能源結構,但在地球上十分罕見。每100噸氦3原料足可以解決全球一年的電力供應,而月球上的氦3儲量據估算有500萬噸,可滿足人類1萬年以上的供電需求。每克黃金價值11美元,而每克氦3是400美元。月球潛在礦産資源和能源的開發利用前景,已成為各主要航天國家組織重返月球和開展月球探測的最主要動力。

探測環境

探測地月空間環境,将記錄原始太陽風數據,研究太陽活動對地月空間環境的影響。

上述前三項工作國外還未曾進行過,第四項為中國首次在地球靜止軌道以外獲取空間環境數據。

簡史

1947年3月12日,美國提出“杜魯門主義”,是美國方面對蘇聯控制地區與蘇俄擴張的一個公開威脅,是美蘇之間“冷戰”正式開始的重要标志。

1959年1月2日,人類有史以來第一顆成功地探測到地外星體的探測器,進入日心軌道的第一顆人造行星。

蘇聯發射了“月球1号”探測器,這個帶有探測月球的儀器,是計劃飛抵月球的。在蘇聯“月球2号”成功之後2年7個月,美國的探測器“徘徊者”4号飛抵月球背面。到了1965年,飛往月球的“天路”基本探查清楚了。下一步的任務主要是探測能不能在月面降落的問題。

1959年3月4日,在離月球表面3萬餘千米的上空近距離飛行,收集并傳回科學數據,最後進入日心軌道,成為第二顆人造行星。

1961年8月13日,柏林牆開始建造,其正式名稱為反法丁斯防衛牆,是二戰以後德國分裂的冷戰的重要标志性建築。

1962年8月31日,美國從偵察機拍照的空中照片上看到了古巴開始安裝蘇聯的防空導彈,由此引發古巴導彈危機。這個事件是冷戰的頂峰和轉折點。

1964年7月28日,首次成功傳送回月球表面的近距離電視視頻與圖像4308張。

1965年2月17日,成功傳送回月球表面,近距離電視視頻與圖像7137張。

1966年1月31日,成功軟着陸在風暴洋中,着陸後15分鐘便拍下第一張照片。這是在月球表面首次人類可以随的速度進行的軟着陸。

在這期間,發展了月球硬着陸、軟着陸和繞月飛行打底,并于1969年最終實現了人類登上月球的夙願。

1966年3月31日,月球10号的任務不是直接在月球上軟着陸,而是把一個人造月球衛星送入環月飛行的月球軌道。月球10号在近月點為350千米、遠月點約1000千米的橢圓軌道上圍繞月球飛行了460圈。

1966年5月30日,在月球上着陸并發回了首批144張照片,發現了一片點綴着無數個月坑并散布着大大小小、形狀各異的岩石。它沒有發現很深的軟土層,顯示月球表面是平坦的,而且強度足夠支撐一個載人登陸飛船。

阿波羅8号發射于1968年12月21日。這是世界上第一艘繞月飛行的載人飛船。飛船在太空中航行了三天才到達月球,并圍繞月球軌道飛行了20小時。在平安夜時三位宇航員在月球軌道中向地球作了電視直播。這是曆史上觀衆最多的電視直播之一。

阿波羅8号第一次人類完整地拍攝了整顆地球。阿波羅8号也拍攝到曆史上第一張“地出”照片。

1969年5月18日,阿波羅10号是阿波羅計劃中第一次載人飛行任務。本次任務是第二次環繞月球的載人任務,首次将登月艙帶入月球軌道進行測試。阿波羅10号在1969年5月26日從月球返回地球途中創造了載人航天器的飛行速度記錄。阿波羅10号也是人類航天史上第一個從太空發回彩色現場錄像的任務的航天器。

1969年7月16日,7月20日晚,阿波羅11号登月艙的4條着陸支架終于安全落在被稱為“靜海”的月球上。美國宇航員阿姆斯特朗在月球上踏下人類的第一個足印。在7月21日,降落六個半小時後,阿姆斯特朗扶着登月艙的階梯踏上了月球,說道:“這是我個人的一小步,但卻是全人類的一大步。”

1979年12月27日,蘇聯派遣8萬多人的部隊大舉侵入阿富汗,給阿富汗人民帶來了深重的災難。

1985年3月11日,戈爾巴喬夫當選為蘇共中央總書記,采取一系列積極行動緩和與西方的關系,為結束“冷戰”作出了貢獻。

1991年12月25日,蘇聯總統戈爾巴喬夫宣布辭職,次日蘇聯最高蘇維埃通過決議宣布蘇聯停止存在,為立國69年的蘇聯畫上句号,冷戰正式結束。

登月發現

科學家表示,他們對月球以及整個太陽系的了解很多都是由阿波羅11号的宇航員證實和揭示出來的,此外對帶回來的月球岩石和塵埃的研究也起了很大作用。NASA已公布了阿波羅登月計劃的十大發現:

月球不是一個原生物體

月球是一顆逐步演化而成的擁有類似于地球内部結構的“陸行星”。現今我們知道月球是由岩石構成的。而且這些岩石受過不同程度的熔化、火山噴發以及隕石的碰撞而變得凹凸不平。

月球擁有一層很厚的表層外殼(60千米),一層厚度基本一緻的岩石圈(60~1000千米),再深就是岩流層(1000~1740千米)。在岩流層的底部可能是一個小小的鐵質核心,但是這還沒證實。

月球産生的時間很久遠

和所有的陸行星一樣,太陽系形成後的前10億年的曆史在月球上留下了深深的印記。月球表面留有大量隕石坑。如果可以确定岩石樣品的年代,那麼我們就可根據金星、水星和火星上的隕石坑的信息來确定其地質發展史。其他行星的地質照片也可以根據我們從月球獲得的信息進行解釋了。

最年輕的岩石比地球的“老”

最初的時候,月球和地球可能受到同樣的過程和事件的影響,但是這些過程和事件留下的痕迹隻有在月球上才能找得到。

在月球表面,黑暗平滑的月海大多是一些隕石坑,當中的岩石相對年輕,年齡大約為32億年。而一些高低不平的高地中的岩石則相對較老,年齡約為46億年。

月球和地球是近親

這兩個星體是由一個共同的物質按照不同的比例分割而成。

月球岩石和地球岩石上氧化物同位素的驚人相似顯示,月球和地球可能來自于同一個祖先。然而和地球相比,月球上的鐵以及形成大氣和水所需的揮發性元素都衰竭了。

月球上無生命迹象

月球上沒有活着的生物體、化石或者原産的有機化合物。

從月球采集的樣品的測試中沒有找到任何過去或者現今的生物迹象。即使是非生物的有機化合物也找不到。這可能是源于隕石造成的污染。

月球岩石經過高溫形成

這些岩石的形成過程中幾乎與水完全沒有關系,可以粗略的分為3類:玄武岩,鈣長石和角礫岩。玄武岩是一種黑色火山岩,主要分布在一些月海之中。它們和地球海洋地殼的熔岩很相似,但是年齡要老得多。鈣長石主要分布在那些古老的高地之上,質量相對較輕。角礫岩則是其他岩石在隕石跌落過程中被壓碎、混合後凝結而成。

早期月球深處是“岩漿海洋”

月球高地表面含有一些早期的低密度的岩石,這是飄浮在“岩漿海洋”表面的一些岩漿殘留而成。月球高地是在大約44億至46億年以前形成的,由飄浮在“岩漿海洋”表面的一些岩漿凝結而成,這部分的地殼有幾十千米厚。在地質時期無數的隕石落到月球上,熔掉了不少古老的岩石,并在月球表面形成了很多環形山脈。

小行星在月球表面撞出大坑

一些巨大黑色的盆地其實就是受到撞擊後産生的巨大的火山口。這些都是在月球早期形成的,上面覆蓋的熔岩的曆史約為3.2億~3.9億年。當月球火山活動時,大多會産生大量熔岩并向周圍蔓延。火山噴發還會産生橙色的沉澱物和純綠寶石顔色的玻璃珠。

月球稍微不對稱

月球的體積結構稍微有些不對稱,這也許是由于它在演化過程中受到了地球萬有引力的影響。月球的外殼在遠側一方相對較厚。在靠近地球一側則有很多火山盆地,而且它的質量濃度要比遠側濃得多。

月球内部的質量濃度并不是均勻分配的。相對于它的幾何中心,月球質量的中心要偏向地球幾千米遠。

表面被岩石碎片和灰塵覆蓋

這就是所謂的月球風化層,其中可以解讀出獨特的太陽輻射的曆史。這也是我們理解地球氣候變化的一個重要因素。

月球風化層是在地質時期由于無數的隕石沖擊而産生的。表面岩石和礦石中都飽含化學元素和由于太陽輻射而産生的同位素。按照這點,月球已經完整紀錄了40億年的太陽曆史,而這在别的地方是不大可能找得到的。

中國發展

階段計劃

經過10年的醞釀,最終确定中國的探月工程分為“繞”、“落”、“回”3個階段。

第一期繞月工程将在2007年發射探月衛星“嫦娥一号”,對月球表面環境、地貌、地形、地質構造與物理場進行探測。

第二期工程時間定為2007年至2010年,目标是研制和發射航天器,以軟着陸的方式降落在月球上進行探測。具體方案是用安全降落在月面上的巡視車、自動機器人探測着陸區岩石與礦物成分,測定着陸點的熱流和周圍環境,進行高分辨率攝影和月岩的現場探測或采樣分析,為以後建立月球基地的選址提供月面的化學與物理參數。

第三期工程時間定在2011至2020年,目标是月面巡視勘察與采樣返回。其中前期主要是研制和發射新型軟着陸月球巡視車,對着陸區進行巡視勘察。後期即2015年以後,研制和發射小型采樣返回艙、月表鑽岩機、月表采樣器、機器人操作臂等,采集關鍵性樣品返回地球,對着陸區進行考察,為下一步載人登月探測、建立月球前哨站的選址提供數據資料。此段工程的結束将使我國航天技術邁上一個新的台階。

工程目标

中國探月衛星工程還有五大工程目标:一是研制和發射中國第一顆探月衛星;二是初步掌握繞月探測基本技術;三是首次開展月球科學探測;四是初步構建月球探測航天工程系統;五是為月球探測後續工程積累經驗。為此要突破月球探測衛星的關鍵技術;初步建立中國的深空探測工程大系統;驗證有效載荷和數據解譯等各項關鍵技術;初步建立中國深空探測技術研制體系;培養相應的人才隊伍。。

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