“春江潮水連海平,海上明月共潮生。滟滟隨波千萬里,何處春江無月明!”唐代詩(shī)人張若虛在江潮觀月寫下傳世名篇《春江花月夜》時(shí),或許做夢(mèng)也沒想到,后世之輩不僅能觀月賞月,還能讓“嫦娥”探月登月。
在1976年之后,美蘇登月競(jìng)賽告一段落,人類“探月引擎”一度熄火。
在1990-2010,這20年的人類探月進(jìn)程中,中國(guó)的“嫦娥探月工程”強(qiáng)勢(shì)崛起,令國(guó)人信心倍增的同時(shí),也令世界為之側(cè)目。然而,“嫦娥”一次次成功“奔月”,也常常會(huì)讓我們忽略一點(diǎn),“探月”舞臺(tái)上的選手,不單單只有中國(guó)。
在這第二輪探月大潮中,日本、美國(guó)、歐洲宇航局、印度等等這些新時(shí)期的“弄潮好手”,各自又都表現(xiàn)得如何呢?功過是非自有評(píng)判,我們且慢慢回溯諸方探月強(qiáng)國(guó)各自的歷史“高光時(shí)刻”。
2003年的歐洲:“我們對(duì)月球的認(rèn)知仍不完整”
在2003年之前,先后已有五艘阿波羅載人飛船和三艘蘇聯(lián)無人飛船登陸月球,采集并帶回了一些月球巖石樣本,對(duì)于當(dāng)時(shí)的人類來說,月球仍有許多未解之謎。
月球是如何形成的?沒人曉得。而月球的另一面,那個(gè)從未正對(duì)過地球的地方,以及月球的極地區(qū)域,對(duì)我們來說,仍是一片未被探索過的地方。
除此之外,雖然在上世紀(jì)90年代的時(shí)候,美國(guó)的兩個(gè)月球軌道探測(cè)器曾發(fā)現(xiàn)過一些比較間接的證據(jù),但對(duì)于“月球上是否存在著水”的這個(gè)問題,還是無人能答。
“這可能會(huì)令人非常驚訝,但我們對(duì)月球的認(rèn)知仍是非常不完整的,我們?nèi)韵胫赖厍?月球系統(tǒng)是如何形成和演化成如今的模樣,我們?nèi)韵胫乐T如火山運(yùn)動(dòng)、地質(zhì)構(gòu)造、隕石坑形成以及太空風(fēng)化侵蝕等地質(zhì)變化過程,對(duì)月球塑形的影響?!?/p>
“還有一點(diǎn),為了給未來更進(jìn)一步的月球、星際探索項(xiàng)目做準(zhǔn)備,我們還需要尋找適合開采的資源和合適的著陸點(diǎn)?!?/p>
2003年,在歐洲航天局(European Space Agency)負(fù)責(zé)SMART-1計(jì)劃的月球研究專家伯納德·佛英(Bernard Foing)這樣說道。
正是在這樣的背景下,繼前蘇聯(lián)、美國(guó)和日本之后,歐洲航天局于2003年在法屬圭亞那的歐洲航天局發(fā)射中心,借助阿麗亞娜5型運(yùn)載火箭,成功發(fā)射了其首顆月球探測(cè)器SMART-1。
SMART-1是歐洲航天局“尖端技術(shù)研究小型任務(wù)”(Small Missions for Advanced Research in Technology)系列計(jì)劃中的第一項(xiàng)研究項(xiàng)目。歐洲航天局用“SMART”為探測(cè)器命名,主要是因?yàn)樵撎綔y(cè)器執(zhí)行的任務(wù)雖很小,但使用的卻全部都是當(dāng)時(shí)最為尖端的技術(shù)。
在能源利用方面,SMART-1使用氙氣燃料,幷采用太陽(yáng)能離子發(fā)動(dòng)機(jī)為其提供推進(jìn)動(dòng)力,太陽(yáng)能離子發(fā)動(dòng)機(jī)利用探測(cè)器自身太陽(yáng)能帆板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能,再通過電能電離惰性氣體原子,從尾部噴射出高速氙離子流,從而為探測(cè)器提供動(dòng)力,因此從外表看上去,SMART-1噴出的是鬼火般的藍(lán)色光。
得益于離子推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用,SMART-1從離開地球到最終到達(dá)觀測(cè)軌道,一共只消耗了75公斤的惰性氣體燃料氙,其燃料利用的效率比傳統(tǒng)化學(xué)燃料發(fā)動(dòng)機(jī)高10倍。
然而,這種動(dòng)力裝置也存在著一個(gè)很顯著的缺點(diǎn),那就是它所產(chǎn)生的推力很小,僅僅相當(dāng)于托起一張明信片,因此它只能為SMART-1提供0.2毫米/平方秒的超慢加速度。
這個(gè)重量?jī)H為366公斤,體積只有1立方米的探測(cè)器,用它“小巧”的身軀內(nèi)容納了大量高科技設(shè)備。
除了離子發(fā)動(dòng)機(jī)之外,SMART-1還上裝備了高清晰度微型攝像機(jī)、紅外線及X射線分光計(jì)等當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的探測(cè)設(shè)備,當(dāng)SMART-1在在月球軌道上飛行的時(shí)候,這些設(shè)備拍攝并傳回了月球表面的2萬多張圖像,其清晰程度也遠(yuǎn)超以往,X射線分光計(jì)也幫助科學(xué)家第一次獲得了月球表面包括鈣和鎂在內(nèi)的一些化學(xué)元素的含量數(shù)據(jù)。
作為是歐洲人的驕傲,SMART-1實(shí)現(xiàn)了很多的世界第一,為歐洲乃至全世界的科學(xué)家提供了大量的新數(shù)據(jù)。
通過SMART-1長(zhǎng)時(shí)間環(huán)繞月球極地軌道飛行時(shí)所記錄下的數(shù)據(jù),歐洲航天局的科學(xué)家們繪制了月球表面的整體外貌圖,其中就包括人們過去缺乏了解的月球不可觀測(cè)面以及極地地區(qū)的概貌。
除此之外,通過SMART-1,科學(xué)界第一次發(fā)現(xiàn)了月球極地與赤道區(qū)域許多不同的地質(zhì)構(gòu)造,也讓人類第一次認(rèn)識(shí)到在接近月球北極的地方,存在一個(gè)“日不落”區(qū)域,這個(gè)區(qū)域甚至在冬季都始終有陽(yáng)光照耀。
除了常規(guī)的軌道飛行觀察和軟著陸觀測(cè)之外,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,科學(xué)家們還找到了一種通過撞擊天體,觀察天體內(nèi)部物質(zhì)的新型研究方法,該方法能幫助他們探索該天體的成因和成分,成為了人類探索宇宙未知世界時(shí)比較好的選擇。
2006年9月2日夜晚至3日凌晨,SMART-1項(xiàng)目背后技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)——?dú)W洲科學(xué)家、工程師和操作人員——一直守候在德國(guó)達(dá)姆施泰特歐洲航天控制中心,他們目睹了SMART-1在精準(zhǔn)控制下撞擊月球的最后時(shí)刻。
當(dāng)操作人員宣布“我們已經(jīng)著陸”時(shí),控制中心大廳內(nèi)響起了一片掌聲。
根據(jù)歐洲航天局的說法,在SMART-1撞擊月球表面的過程中,其進(jìn)入角度大約為1度,速度大約為每秒2公里。SMART-1的撞擊時(shí)間和地點(diǎn)事先都經(jīng)細(xì)致計(jì)劃,為的是便于地面觀測(cè)者通過望遠(yuǎn)鏡觀察撞擊過程。
而SMART-1這次撞擊意義也非常重大,它直接奏響了人類新一輪探月高潮的前奏。
新一輪探月熱潮的掀起將有三方面的意義:首先,有望進(jìn)一步確認(rèn)月球的起源。通過第一輪的探測(cè),人類對(duì)月球的形成已經(jīng)有了新的看法,當(dāng)時(shí)的學(xué)界認(rèn)為月球是46億年前,一個(gè)類似火星大小的天體與地球相撞濺射出的物質(zhì)圍繞地球旋轉(zhuǎn)聚集而成的。然而,這還只是一個(gè)假說,需要經(jīng)過人類的進(jìn)一步探索來驗(yàn)證。
其次,月球上有著豐富的資源,如氦3,這些正是人類所急需的,而新一輪探月有助于人類未來對(duì)這些資源的開采和利用。
第三,月球?qū)?huì)成為人類新的科學(xué)基地,其中包括設(shè)立月球天文臺(tái),這是由于月球上有著地球表面所不具備的觀測(cè)條件,新一輪探月將幫助人類實(shí)現(xiàn)這些愿望。
當(dāng)然,SMART-1之所以能重新喚起對(duì)人們探索月球奧秘的熱情,其中有一部分原因其實(shí)在于SMART-1計(jì)劃相對(duì)低廉的成本,它的造價(jià)只有1.1億歐元(約8.7億元人民幣)。
歐洲航天局科學(xué)項(xiàng)目主管戴維·索思伍德表示:“在歐洲航天局所執(zhí)行過的所有項(xiàng)目里,SMART-1都代表著一個(gè)巨大的成功,無論是站在技術(shù)的角度,還是站在科學(xué)的角度去看,SMART-1都有著非常好的投資回報(bào)?!?/p>
“似乎從現(xiàn)在起,地球上的每個(gè)人都在籌劃著他的‘月球之旅了,我們從SMART-1技術(shù)研發(fā)和操控過程中獲取到了很多的經(jīng)驗(yàn),這將有利于我們繼續(xù)開展后續(xù)的科學(xué)探索行動(dòng)。而與此同時(shí),SMART-1所收集的科學(xué)數(shù)據(jù),也已幫助我們更新對(duì)月球以往的認(rèn)識(shí)?!?/p>
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