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月球探测六十年:百家争鸣的国际竞技场

出处:本站 责任编辑: 时间:2018-09-29 [ ] 查看全部评论

  沉寂十几年后,人类终于在1990年再次瞄准月球。此后的各国的探测器发射不再以量取胜,而是改走少而精的路子,以最大限度的科学探测为目标,各各都是一顶一的厉害。

  1990年1月24日,日本的第一个月球探测器飞天号发射成功。飞天号在成功飞掠月球、但释放月球轨道器羽衣号失败后,通过空气制动和轨道调整,成功进入月球轨道并最后撞击月球表面坠毁。这是美苏之外其他国家的第一次探月尝试。

  1994年2月19日,美国克莱门汀号轨道器成功进入月球轨道。这个高能的探测器携带了五个科学仪器:紫外/可见光相机(UVVIS)、近红外CCD相机(VIR)、激光高度计(LIDAR)、高分辨率相机和带电粒子望远镜。这些科学仪器在各个维度上加深了人们对月球的认识。

  ↓ 克莱门汀的紫外/可见光相机和近红外CCD相机告诉我们月球表面铁元素和钛元素的丰度分布 (图片来源:NASA/LPI)

  ↓ 克莱门汀的激光高度计绘制了月球全球地形图 (颜色体现的是去掉月球平均半径之后的高度差)(图片来源:NASA/LPI)

  ↓ 克莱门汀的紫外/可见光相机拍摄的月球全球反照率拼接照片(图片来源:NASA/LPI)

  1998年1月11日,进入月球轨道的美国月球探勘者号轨道器也一样硕果累累。

  ↓ 月球探勘者号的磁力计和电子反射仪(MAG/ER)获得的月球磁场分布图 (图片来源:NASA)

  ↓ 月球探勘者号的中子光谱仪(NS)估算的月球南北极区水冰分布图(越蓝表示越多,越红表示越少) (图片来源:Feldman et al. ,1998)

  ↓ 月球探勘者号通过多普勒跟踪数据推算月球全球重力场分布,红色表示正异常,蓝色表示负异常。因为轨道器飞到背面就无法实时跟踪了,所以背面几乎是条带噪声(图片来源:维基百科)。

  也就是说,直到1998年,人类探月四十年后,我们还是无法直接测量月球背面的重力信息。这个问题直到2007年日本的月神1号探测器采用了一颗中继卫星才得以解决。

  再到2011年NASA的GRAIL重力探测器,直接发射了两颗卫星一前一后编队飞行,彼此之间再也不用担心“失联”,一举把月球全球重力场测量提高了一个量级。

  (左)使用中继卫星进行月球背面重力测量的日本月神1号探测器(图片来源:JAXA);(右)使用双星编队飞行的NASA GRAIL探测器,(图片来源:NASA)

  月神1号探测器还携带了激光高度计和地形相机,和之后NASA 2009年发射的月球勘测轨道飞行器(LRO)的激光高度计一同,为人类的月球研究提供了迄今为止最高分辨率的月球地形图。

  LRO探测器上搭载的激光高度计LOLA获取的月球地形图,参考面为平均半径(图片来源:NASA)

  2009年6月23日进入月球轨道的NASA月球勘测轨道飞行器(LRO),也是迄今为止帮助人类认识月球的一大杀器,LRO携带的高分辨率相机,可以提供局部分辨率优于1米/像素的全月拼接影像。不管是细微的地质特征,还是曾经的探测器和着陆器残骸,如今的月球对人类来说,算得上是“纤毫毕现”。

  2017年11月,中国的首个探月任务嫦娥1号成功进入月球轨道,并完成了包括拍照、激光测高、矿物和光谱成分探测等一系列科学观测。

  2008年11月,印度的首个探月任务月船1号成功进入月球轨道,并重点探测了月球的矿物和光谱成分。

  此后的2010年,嫦娥1号的备份机嫦娥2号成功进入月球轨道,并在完成了计划探测任务之后意外飞掠小行星图塔蒂斯,成为第一个获取该小行星高清影像的探测器。

  2013年,嫦娥3号成功着陆月球表面,并释放月球车玉兔号,这是人类继美国的阿波罗号和苏联的月球号任务的37年以来再一次成功完成着陆器和月球车的软着陆。

  而作为嫦娥3号的备份机,嫦娥4号着陆器将于今年(2018年)底发射并计划着陆于月球背面的南极艾肯盆地,同时释放一个月球车,这将是人类第一次尝试着软陆月球背面。同时,为了解决位于背面的着陆器和月球车与地球基站的通讯难题,将预先发射一颗中继卫星“鹊桥号”前往地月拉格朗日L2点的环形轨道。

  新世纪的探月舞台,将会继续是各国合作和竞争主战场之一。作为星辰大海的第一站,人类探索月球的征程,不会停止。

  3.吴伟仁,王琼,唐玉华,于国斌,刘继忠,& 张玮等.(2017). 嫦娥4号月球背面软着陆任务设计. 深空探测学报, 4(2),111-117.

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