【環球時報綜合報道】編者的話:繼印度於7月發射該國第三個月球探測器——“月船3號”之後,俄羅斯在8月11日成功發射“月球-25”號月球探測器。之所以稱爲“月球-25”號,是因爲蘇聯曾發射過24個“月球”系列空間探測器,但從1976年蘇聯發射“月球-24”號探測器之後,近50年中,蘇聯/俄羅斯再沒發射過月球探測器,所以俄羅斯這次發射備受矚目。“月球-25”號有望成爲世界首個在月球南極着陸的月球着陸器,如果不成功,前不久進入月球軌道的印度“月船3號”也有望創造這一紀錄。今年,日本計劃發射首個月球着陸器,美國則計劃發射商用月球着陸器。這些活動推動人類探月進入新高潮。

俄嘗試重振探月大國雄風
在冷戰時期,蘇聯爲與美國進行太空爭霸,發射了大量月球探測器。從1959年到1976年,蘇聯先後發射了24個“月球”系列探測器,其中成功或部分成功16次,它們完成了軟着陸、巡視探測和採樣返回等任務,取得大量成果,爲蘇聯贏得了多個世界探月第一。
然而,由於蘇聯當時探月主要是爲了政治目的,而且耗資巨大,所以在1976年8月9日發射“月球-24”號之後,蘇聯再沒有發射月球探測器。1976-1994年,全球探月活動進入低潮。從1994年起至今,人類探月又逐漸進入到第二次高潮階段。但蘇聯解體後,俄羅斯因爲受經濟等因素影響,一直沒有發射任何月球探測器,先後發射的兩個火星探測器也失敗了,這給俄羅斯空間探測活動造成打擊。
俄羅斯一直想重振昔日探月大國的雄風。經過多年努力和多次推遲,俄羅斯終於在本月11日發射延續蘇聯時代“月球”系列探測器的“月球-25”號,這既有重大政治意義,也有顯著的科技和經濟影響。作爲俄羅斯宏大的月球探索與開發計劃第一階段的首個任務,“月球-25”號有三大科學目標:一是探測極區的月壤裏是否真有水冰,水冰有多少,如果成功,它將是全球首個對月壤水分質量進行直接估算的月球着陸器,並可把估算結果與月球軌道器獲得的數據對比,完善對整個月球南極的水資源含量評估。二是通過研究從艾特肯盆地深處拋射到月表的物質,進一步瞭解地月系統的形成與演化。三是首次開展月球極區外逸層中空間等離子體與中性粒子及月塵之間進行相互作用的研究,揭祕外逸層中各種粒子間的動力學過程。研究成果將對後續無人和載人月球探測與開發項目產生重大影響。
爲此,重約1.8噸、設計壽命1個地球年的“月球-25”號裝備了31公斤共9臺科學探測儀器以及一個月壤採樣機械臂。例如,用於尋找稀土元素,測定風化層中化學束縛水的含量和天然金屬與合金、分析月塵成分的激光電離質譜儀;用於評估水和羥基分子含量的月球紅外光譜儀;用於分析月球風化層的組成與性質,研究太陽風與月表、月球兩極外逸層的相互作用,以及風化層表層離子的解吸過程的離子和中性粒子分析儀;用於測定着陸點月壤表層1米深度的元素組成及含水量的中子-γ頻譜儀;用於探測近月表塵埃等離子體環境參數的微顆粒測量儀等。值得注意的是,“月球-25”號將使用一個鏟子從月球表面之下15釐米處採集岩石樣本,以檢測是否存在可能支持人類生存的冰凍水。
按計劃,“月球-25”號將於8月21-22日在月球南極附近着陸。而印度“月船3號”計劃在8月23-24日在月球南極附近的曼齊努斯U隕石坑西南方向進行軟着陸。兩個着陸器的着陸點相距僅約120公里,它們計劃的月球南極着陸時間只差兩三天。此次任務之後,俄羅斯還打算陸續執行一系列探月計劃。
亞洲探月,中國領先
目前,中國、印度、日本、韓國和阿聯酋等多個亞洲國家都在積極開展月球探測工作,中國在探月方面獨佔鰲頭,成功發射、運行了6個月球探測器,於2020年在亞洲率先完成了“繞月探測、落月探測、月球採樣返回探測”的“三步走”發展戰略,對月球進行了全球普查、區域詳查和精查,並正在實施探月四期工程,現已通過嫦娥四號在世界上首次實現了月揹着陸探測。

目前,我國嫦娥三號着陸器仍在工作,是世界上迄今在月面工作時間最長的月球着陸器;在月球背面着陸的玉兔二號月球車也每天都在打破世界紀錄,成爲人類在月面工作時間最長的月球車。值得一提的是,2020年11月24日我國發射的嫦娥五號月球採樣返回器,於當年12月17日把1731克月壤帶回地球,使我國成爲第三個在月球採樣返回地球的國家,併成爲世界上首個成功進行月球軌道無人交會對接的國家。
未來我國將於2024年前後發射嫦娥六號,完成月背採樣返回任務;將於2026年前後發射嫦娥七號,開展月球南極環境與資源詳查;將於2028年前後發射嫦娥八號,開展月球資源利用試驗驗證,構建月球科研站基本型。
除中國外,多個亞洲國家也正在積極開展探月活動。其中印度顯得更爲突出,今年7月14日發射了第三個月球探測器“月船3號”。由於印度運載火箭推力有限,無法把“月船3號”直接送入地月轉移軌道,所以它在8月5日才進入月球軌道。
因技術原因,它擬於8月23日在月球南極表面軟着陸。這意味着如果一切順利,俄羅斯“月球-25”號可能比印度晚發射但提前幾天在月球南極着陸。另外,“月船3號”的設計壽命只有14個地球日,俄“月球-25”號設計壽命爲1個地球年。現在的關鍵是看它們誰能在地形複雜的月球南極成功着陸。
另一個亞洲探月大國日本計劃在本月25日發射“小型月球探測智慧着陸器”,它將演示驗證精準月球着陸技術,並攜帶着陸雷達和表面礦物探測多波段相機等科學探測儀器,其中多波段相機將評估當地的礦物環境。如果成功,它將是日本首次進行落月探測。日本早在1990年1月24日就率先打破美蘇對探月的壟斷,發射了首個月球探測器“飛天”號。2007年9月13日,日本又發射了先進的“月女神”月球軌道器。
2022年12月,全球首個商業登月任務、日本民營航天公司iSpace的“白兔-R”着陸器搭乘美國“獵鷹9號”火箭發射升空,於今年3月21日進入環月軌道。4月26日,原定在月球着陸時失去聯絡;5月26日,日本iSpace公司宣佈着陸月球任務失敗,日本未能成爲繼美國、蘇聯和中國之後第四個實現月球軟着陸的國家,搭乘在“白兔-R”上的阿聯酋第一個月球探測器“拉希德”號月球車也隨即宣告失敗。
2022年8月,韓國第一個月球探測器——“享月”號由美國“獵鷹9號”火箭發射升空,使韓國成爲世界上第七個進入探月俱樂部的國家。
美加速“重返月球”
美國是探月強國。在冷戰時期,美國先後發射了多個系列的月球探測器,併成功實施了6次載人登月。冷戰結束後,美國又先後發射了“克萊門汀”“月球勘探者”“月球勘測軌道器”“月球坑觀測與感知衛星”“月球重力恢復和內部實驗室”“月球大氣和塵埃環境探測器”等先進月球探測器。
2022年6月28日,美國“拱石”月球探測器升空,它是美國國家航空航天局(NASA)主導的一項地月空間立方星任務,旨在通過與商業夥伴合作,低成本地完成任務,對未來月球空間站計劃將採用的近直線暈軌道進行驗證並測試新型導航技術,以降低未來任務的風險。
2022年11月16日,美國用首枚“航天發射系統”發射了無人“獵戶座”飛船,實施“阿爾忒彌斯-1”任務,開啓了“重返月球”之旅。25天以後“獵戶座”返回地球。“阿爾忒彌斯-1”的任務是進行無人繞月飛行,之後將通過“阿爾忒彌斯-2”任務進行載人繞月飛行,最後將通過“阿爾忒彌斯-3”任務完成載人登月。但在本月8日,NASA官員表示,若關鍵系統研發進度跟不上,“阿爾忒彌斯-3”最終可能不包括宇航員登陸月球這一環節。

美國“阿爾忒彌斯”計劃有兩大特點:一是開展廣泛國際合作,到今年7月,已有28個國家簽署了《阿爾忒彌斯協定》。二是讓私營企業參與其中。NASA制定的“商業月球有效載荷服務”計劃可爲那些對月球感興趣的小公司提供機會。例如,今年美國休斯敦直覺機器公司將用“獵鷹9號”發射其“新星-C”無人月球着陸器,執行“商業月球有效載荷服務”任務。它共攜帶100公斤有效載荷,主要包括5個NASA的科學探測儀器。此外它還搭載英國公司研製的輪式月球車、美國安柏瑞德航空大學研發的鷹眼相機以及國際月球天文臺協會的ILO-X望遠鏡。
全球探月呈現新趨勢
歐洲和以色列也開展過月球探測活動。2003年9月,歐洲成功發射第一個月球探測器——“斯瑪特-1”,它是世界第一個聯合使用太陽能電推進系統和月球引力的空間探測器。2019年2月,以色列首個月球探測器“創世紀”升空,於同年4月成功進入環月軌道,但在着陸過程中墜毀,人類首個私人贊助的探測器登月計劃宣告失敗。不過,以色列正在研製“創世紀-2”月球探測器,並獲政府資助。
綜合來看,全球月球探測正呈現出一些新趨勢。例如,探測月球的國家越來越多,不再被少數幾個國家壟斷;已有一些私營公司開始從事商業月球探測活動,這有利於降低國家對探月的巨大投資和探月成本,促進探月新技術發展,獲取更大的科技和經濟效益;大型探月活動開始採用國際合作方式,例如美國“阿爾忒彌斯”計劃和中俄的國際月球科研站計劃,這有利於各顯神通,降低研製難度、研製成本並縮短研製週期,共享探月成果;隨着月球探測技術水平不斷提高,探月方式也越來越多,從而不斷擴大月球探測的廣度和深度。
未來人類不僅要發射大量月球軌道器,還要進行更多月面活動,包括有人和無人操作月球車、建立月面觀測臺、就地資源利用、多學科實驗和建立月球基地。月球是人類共同的財富,探月將爲全人類帶來更多福祉。(作者是全國空間探測技術首席科學傳播專家)