印俄探月:一家欢喜一家愁

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南方周末特约撰稿 鞠强

责任编辑 | 朱力远

印度“月船3号”在月面着陆的艺术想象图。(图片来源:NASA/图)

印度“月船3号”在月面着陆的艺术想象图。(图片来源:NASA/图)

俄罗斯“月球-25号”在月面着陆的艺术想象图。(图片来源:NASA/图)

俄罗斯“月球-25号”在月面着陆的艺术想象图。(图片来源:NASA/图)

月球与地球和人类关系密切,因此成为人类进行太空探索的重点目标。2023年8月,月球又迎来两位访客:俄罗斯和印度的月球探测器先后抵达月球。但是在完成月面着陆的“临门一脚”时,印度实现了历史性突破,俄罗斯却折戟沉沙。

印度和俄罗斯相继进行的探月尝试,是目前世界探月热潮的一个缩影。除了这两个国家外,中国、美国等国也正在推进各自的探月计划。各国虽然在制定探月计划时目标不同、任务各异,但均认识到研究、开发月球的重要意义,希望在这场竞赛中抢占先机。

印度实现突破

北京时间2023年8月23日20时34分,印度“月船3号”月球探测器(Chandrayaan-3)成功在月球表面着陆,印度成为继苏联、美国、中国之后世界上第四个在月面实现软着陆的国家,迈入“登月俱乐部”。“月船3号”的着陆位置为月球南纬69.37度、东经32.35度,成为目前着陆点距离月球南极最近的探测器。

印度的月球探测计划雄心勃勃,采用了环绕、巡视、采样、返回的路线图。2008年10月22日,印度成功发射首个月球探测器“月船1号” (Chandrayaan-1)。“月船1号”由1台轨道器和1台撞击器组成,计划通过轨道环绕和实施撞击对月面进行探测。虽然“月船1号”在2009年8月29日失联,但是此前已经获得了大量观测数据,基本实现了预定目标,印度的月球探测可谓首战告捷。

此后,印度探月瞄准了更大的目标。2019年7月22日,印度发射了“月船2号”月球探测器(Chandrayaan-2),这台探测器包括1台轨道器和1台着陆器,目标是在月球南极附近区域实现软着陆,收集月球表面的样品。但是,“月船2号”着陆器在着陆过程中失联,后被确认坠毁在月球表面。不过,“月船2号”的轨道器仍在环月轨道正常工作,并在“月船3号”登月过程中发挥了作用,因此这次任务也部分实现了目标。

2023年7月14日,“月船3号”发射升空,印度再次向登月发起了挑战。“月船3号”携带了“维克拉姆号”着陆器(Vikram)和“普拉吉安号”月球车(Pragyan),着陆器高约2米,重约1700千克,月球车重约26千克。成功着陆后,“月船3号”计划在月面工作2周左右。月球车将在月球表面开展巡视,并通过着陆器和“月船2号”轨道器和地球保持联络。月球车上携带的探测器将对月球表面的土壤、岩石和等离子体等进行探测。

作为新兴航天大国,印度在实施月球和火星探测的过程中逐渐积累起丰富的深空探测经验,为接下来的探测任务打下了基础。在执行“月船3号”计划的同时,印度已经在筹划后续任务,包括“月船4号”和“月船5号”。其中,印度计划在“月船4号”任务中与日本进行合作,联合开展月球极地探测工作;而在“月船5号”任务中,印度将独自行动,同样把目标瞄准月球的南极地区。

俄罗斯折戟沉沙

印度举国上下欢庆探测器在月球成功着陆的场面,与俄罗斯航天人的落寞身影形成了强烈的对比。后者虽是老牌航天大国,却在探月领域内被不断超越。

2023年8月11日,俄罗斯的月球探测器“月球-25号”(Luna-25)发射升空。与印度一样,俄罗斯的月球探测器也把着陆目标选择在月球的南极附近地区,计划在博古斯拉夫斯基陨石坑进行软着陆。由于俄罗斯的运载火箭推力更大,能把探测器直接送入地月转移轨道,因此虽然发射时间晚于印度的“月船3号”,但是如果一切顺利的话,“月球-25号”却能够捷足先登,更早抵达月球并率先在月球南极附近着陆,从而在月球南极地区探测中拔得头筹。

“月球-25号”发射升空后,经过轨道修正,顺利接近月球,还拍摄了月球表面的图像。8月13日,俄罗斯科学家就收到了“月球-25号”在飞往月球的过程中获得的首批探测数据。但是,当地面控制人员在8月19日准备启动发动机将“月球-25号”送入预着陆轨道时,发动机却并未按计划工作84秒,而是工作了127秒,随后“月球-25号”与地面的通讯中断。8月20日,俄罗斯国家航天局宣布,“月球-25号”坠毁在月球表面,任务失败。

俄罗斯的月球探测计划继承苏联航天的衣钵,以数字编号,但是“月球-25号”与上一个苏联时期的月球探测器“月球-24号”已相隔了47年之久——1976年8月18日,“月球-24号”成功在月球表面着陆,并且从月球带回了土壤样品。

苏联虽然在和美国的载人登月竞赛中败下阵来,但在月球探测领域也曾取得令人瞩目的成绩。例如,1966年2月3日,“月球-9号”成为首个在月球表面实现软着陆的探测器,并且传回了首张月球表面的全景照片。“月球-24号”成功之时,首轮探月热潮迎来了尾声,美苏都停止了各自的探月计划。苏联解体后,虽然俄罗斯有意重启探月行动,但在综合国力显著下降的背景下,受制于资金缺乏、技术落伍、人才流失等因素,始终没有迈出具有实质性意义的一步,直到此次“月球-25号”任务。

“月球-25号”任务失败后,俄罗斯国家航天局局长鲍里索夫表示,探月项目中断近半个世纪是“月球-25号”失败的原因之一,俄方将成立特别委员会进一步调查故障发生的原因,但这次失败不会动摇俄罗斯探月的决心。俄罗斯原计划分别在2027年和2028年发射“月球-26号”和“月球-27号”,但“月球-25号”任务失败无疑为后续探月任务蒙上了一层阴影。考虑到近年来俄罗斯航天在空间探测领域内的不佳表现,未来的探月任务前景不容乐观。

探月热潮来袭

在20世纪六七十年代美苏探月竞赛结束后,人类探月沉寂了一段时间。但从20世纪90年代末开始,月球再次进入人类探索的视野,现在已经重新成为太空探索的热门目标。

在月球表面,南极地区意义特殊。探测结果显示,月球南极地区有以冰的形式存在的水。在地外探索中,水是最重要的资源,不仅可以满足未来派往月球的航天员的生活和工作的需要,同时电解水产生的氢还能作为航天器的能源。因此,在月球找水、取水是月球探测的重点任务,中国、美国、俄罗斯和印度也不约而同地把月球南极地区作为探测的目标区域。

“嫦娥工程”自2004年实施以来,已经先后实施了三期,成功发射了“嫦娥一号”到“嫦娥五号”,完成“绕、落、回”三步走目标,取得了丰硕的科研成果。目前,中国已经启动了“嫦娥工程”四期,计划发射“嫦娥六号”“嫦娥七号”和“嫦娥八号”,其中就把月球南纬85°以上的南极-艾特肯盆地区域作为着陆目标地点,计划实现对极区永久阴影坑水冰原位证认等科学目标。

2022年11月16日,美国国家航空航天局(NASA)的“阿尔忒弥斯1号”(Artemis Ⅰ)从卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心成功发射升空,迈上奔向月球的旅程,这是美国时隔半个多世纪后再次实施载人探月计划。“阿尔忒弥斯”计划共有3次发射:“阿尔忒弥斯1号”是一次无人任务,猎户座飞船完成往返月球的测试;“阿尔忒弥斯2号”计划在2024年发射,这将是“阿尔忒弥斯”计划中的首次载人飞行,航天员会搭乘猎户座飞船环绕月球;“阿尔忒弥斯3号”计划不早于2025年发射,航天员将在这次任务中登陆月球。不过,根据美国国家航空航天局发布的最新消息,航天员是否登月届时将视研发进展而定。在“阿尔忒弥斯”计划中,航天员的登月着陆点也在月球南极地区。

除了中美俄印四国外,更多国家正在加入这一轮探月热潮。2019年,以色列首台月球探测器“创世纪号”(Beresheet)发射升空,虽然在月面着陆失败,但吹响了这个非传统航天国家探月的号角。日本在21世纪初以来进行了一系列的月球探测,轨道探测器“月球女神号”传回了重要的月球数据。如前所述,日本计划和印度共同探测月球的极地地区。除此之外,日本的民间力量也迈出探月的脚步。2022年12月,日本商业航天公司iSpace的“白兔-R ”1号任务(HAKUTO-R Mission 1)探测器搭乘美国太空探索公司(SpaceX)的“猎鹰9号”发射升空,原定于2023年4月26日在月球表面着陆,却在着陆过程中失联;该公司随后宣布探测器坠毁在月球表面,任务失败。不过,此次任务开创了商业航天公司探月的先河。

月球携带着关于太阳系起源、地月系统演化的重要信息,有丰富的资源可供人类利用,还能作为未来人类进行太空旅行的前进基地,因此,可以预见的是,在未来各个航天大国会继续发力月球探测,同时会有更多国家把月球作为太空探测的目标,这轮探月热潮将会持续升温。

校对:星歌

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