圖解深空探測史

月球探測（上）

月球是地球的衛(wèi)星，是距離我們最近的天體，自然也成為了人類第一個要征服的目標(biāo)。迄今為止，已經(jīng)有近百個探測器或環(huán)繞拍攝、或著陸采樣，甚至還把人類送上了月球。月球也是除了地球以外唯一一顆人類踏足過的星球。

月球1號：第一次接近月球

月球1號探測器（左圖）重361.3千克，在成功發(fā)射之前曾經(jīng)歷了3次失敗，人們常提起的是它的第4次發(fā)射。這是人類歷史上第一個接近月球的探測器，原計劃它是要撞擊月球的，但是由于發(fā)射時火箭點火時間出現(xiàn)了誤差，它只是在距月面近6000公里處與月球擦肩而過。時至今日，“月球1號”依然翱翔在地球和火星之間的軌道上，一次誤差卻也使它成為了第一顆繞日公轉(zhuǎn)的人造小行星，周期為450天，60年過去，它也已經(jīng)公轉(zhuǎn)了48圈。右圖：“月球1號”發(fā)射。

月球2號：第一次月球硬著陸

1 9 5 9年9月12日，蘇聯(lián)的月球2號探測器（左圖）發(fā)射升空，它在設(shè)計上與“月球1號”十分相似，裝載了基本相同的科學(xué)儀器，重390.2千克。此外，“月球2號”還帶上了蘇聯(lián)國旗及刻有蘇聯(lián)國徽和“蘇聯(lián) 1959年9月”字樣的小勛章，其中兩枚為不銹鋼制球體（右上圖），放置在探測器中，另有安裝在運載火箭第二級上的多枚鋁制五角形片體。

9月14日，“月球2號”按計劃到達(dá)了月球并以每秒3.3公里的速度撞擊在月球上的兩座環(huán)形山之間，成為第一個硬著陸在月面上的人造物體。它在撞到月面之前，向地球發(fā)回了有關(guān)月球磁場和輻射帶的重要數(shù)據(jù)。右下圖：匈牙利發(fā)行的“月球2號”紀(jì)念郵票。

月球3號：第一張月球背面照片

月球3號探測器（左圖）發(fā)射于1959年10月4日，重435.4千克。它搭載了人類在太空中使用的第一臺相機——葉尼塞雙鏡頭相機，鏡頭焦距分別為200毫米和500毫米。要知道當(dāng)時還沒有現(xiàn)在的電子感光元件，所有相機使用的還是膠片。葉尼塞相機可以在太空中全自動完成從拍攝到?jīng)_洗、顯影、定影等工作。膠片沖洗完成后再通過陰極射線管和光電倍增管進行掃描，最后再傳真回地球。10月7日，“月球3號”在飛過月球背面時拍攝了29張照片，覆蓋了月球背面70%的區(qū)域，這是人類第一次看到月球背面的樣子。右圖：“月球3號”拍攝的月球背面照片。

月球9號：第一次月球軟著陸

從月球硬著陸到軟著陸之間相隔了6年多的時間，完成這一壯舉的是月球9號探測器（左上圖）。1966年1月31日，“月球9號”發(fā)射，2月3日成功軟著陸在月面風(fēng)暴洋?！霸虑?號”重1538千克、高2.7米，由登月艙、儀器艙、發(fā)動機系統(tǒng)等組成。登月艙的上半部分為電視照相機設(shè)備，下半部是電池、熱控制器、通訊系統(tǒng)。

“月球9號”在距月球表面75公里處啟動制動發(fā)動機，將速度從每秒2.6公里逐漸降低，并拋掉了儀器艙。抵達(dá)月面之前，一個5米長的探針從探測器中部伸展到制動發(fā)動機的下面，以確定制動發(fā)動機的關(guān)機和拋出登月艙的時機。探針觸到月面的瞬間，探測器關(guān)閉了發(fā)動機，并從頂部拋出登月艙，經(jīng)歷了3天的長途跋涉后，登月艙終于在2月3日成功降落在月球位于風(fēng)暴洋附近的一個地點。左下圖：“月球9號”著陸示意圖。

著陸250秒后，登月艙（右圖）打開了頂部的4片花瓣，這4片花瓣除了可以穩(wěn)定住登月艙外，還可以與4根75厘米長的鞭型天線一起組成通信系統(tǒng)。之后，由固定鏡頭和旋轉(zhuǎn)鏡頭組成的電視攝像機組件開始拍攝著陸區(qū)附近的黑白照片。因為此時的太陽才剛剛從月球上的地平線升起，所以開始時的幾張照片拍得很不理想。15分鐘后拍下的第一張黑白照片經(jīng)過總計8個多小時后終于分7次被發(fā)送到了地球。2月7日，“月球9號”終因電力耗盡而結(jié)束了工作。

月球10號：第一個環(huán)繞其他天體飛行的探測器

“月球9號”登月之后不到2個月，1966年3月31日，蘇聯(lián)又馬不停蹄地發(fā)射了月球10號探測器（左圖），這次的目標(biāo)是繞月飛行?！霸虑?0號”重1597千克、高4米，它攜帶的月球衛(wèi)星重245千克，呈圓柱形，直徑約75厘米、高1.5米。

4月3日，“月球10號”飛臨月球，制動火箭點火57秒，使得它維持在距離月球450×1017公里的橢圓軌道上，軌道傾角為67°10′，16分鐘后，所搭載的月球衛(wèi)星與“月球10號”分離，開始獨立飛行，同時向地球傳回信號，成為人類第一個環(huán)繞月球飛行的探測器，同時也是人類第一個成功環(huán)繞其他天體飛行的探測器。由于是以電池方式供電，所以它的無線電傳輸只持續(xù)了57天。右圖：“月球10號”繞月飛行軌道示意圖。

勘測者1號：10000張照片

在月球探測初期，蘇聯(lián)始終處于領(lǐng)先位置，但美國也不甘示弱。在蘇聯(lián)月球計劃實施的同時，美國也啟動了勘測者計劃。就在“月球9號”成功軟著陸月球之后不到4個月，美國于1966年5月30日發(fā)射了新型月球探測器——勘測者1號（左圖），并于6月2日在月球上成功軟著陸。

“勘測者1號”在接近月球時，通過其強大的發(fā)動機予以制動減速，在距月面3.4米時發(fā)動機關(guān)閉，“勘測者1號”從這個高度自由落體著陸?！翱睖y者1號”的著陸重量達(dá)292千克，其減震器的設(shè)計完全能夠承受這個高度的沖擊力。著陸成功后，“勘測者1號”就開始向地球傳送信息，并在月面停留了6周，共向地面?zhèn)骰爻^1萬張月球照片。右圖：“勘測者1號”拍攝的月面全景拼接圖像。

勘測者3號：挖掘月球土壤

太空探索永遠(yuǎn)不會是一帆風(fēng)順的，美國“勘測者2號”由于發(fā)動機故障偏離了預(yù)定目標(biāo)，“勘測者3號”也經(jīng)歷了登月前的生死時刻。由于月球巖石的反光影響了“勘測者3號”的登月雷達(dá)，發(fā)動機并未在預(yù)定的4.3米高度關(guān)閉，使得著陸器在月面彈跳了兩次，幸運的是彈跳高度未超過設(shè)計的安全高度，最終還是軟著陸成功?！翱睖y者3號”第一次攜帶了可以挖掘月球土壤的挖斗，由一個電機驅(qū)動的機械臂控制，它在月球上一共刨出了4條溝，深度約18厘米。

3年后發(fā)射的阿波羅12號飛船著陸于“勘測者3號”附近，它的部分零件被登月航天員帶回了地球。上圖：“阿波羅12號”航天員皮特·康拉德站在“勘測者3號”旁邊，遠(yuǎn)處是“阿波羅12號”的登月艙；下圖：“阿波羅12號”航天員拍攝的“勘測者3號”采樣器在月面挖掘的痕跡。

勘測者6號：在月球起飛

“勘測者6號”于1967年11月10日成功著陸在月球中央灣，這一次人們要讓它做一個瘋狂的舉動——嘗試在月球重新起飛。11月17日，“勘測者6號”的發(fā)動機重新被點燃，這個重達(dá)299.6千克的探測器再次升空，高度達(dá)到了4米。發(fā)動機只燃燒了2.5秒，在這段時間內(nèi)它又平移了2.5米，之后再次軟著陸在月面。這次不起眼的動作使其成為人類有史以來第一個從月球表面發(fā)射起飛的人類探測器，也為未來人類登月重新返回提供了重要的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)支持。左圖：“勘測者6號”拍攝的自己的著陸支架；右圖：美國月球勘測軌道飛行器拍攝到的“勘測者6號”。

勘測者7號：著陸第谷環(huán)形山

1968年1月7日，美國發(fā)射勘測者7號月球探測器，1月10日到達(dá)月面第谷環(huán)形山北麓并成功著陸。在此之前，無論是美國還是蘇聯(lián)，選擇的登月地點都位于月球赤道附近或赤道以北地區(qū)，因為這些地區(qū)月海分布廣泛，月面地貌相對平整。而這一次，“勘測者7號”選擇了位于南緯40°附近的第谷環(huán)形山旁?！翱睖y者7號”共傳回21000張月面圖片，還進行了激光測量、土壤分析等勘測工作。

這是勘測者計劃的最后一個探測器，與此同時，美國另一項計劃正在實施之中，下一次飛向月球的將不再只是冷冰冰的飛行器，而是有地球人與之同行。左圖：月球勘測軌道飛行器拍攝到的“勘測者7號”著陸位置與第谷環(huán)形山；右圖：“勘測者7號”拍攝的登陸地附近月面拼接照片。