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新一轮探月竞赛
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Andrew Lawler 文 Shea 译 |
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在月球探测中断了很长一段时间之后，一些国家和公司将要发射一系列的探测器，去造访那个离我们最近的星球。 曾经它是太阳系中最吸引人注目的星球，美苏两个超级大国纷纷以它来展示他们在科学技术上的卓越。但这仅仅是昙花一现。现在，将近30年后，月球已为了新一代探索者的目标。空间科学家希望这能在地球和月球之间重新构筑起一种长期而有价值的联系。 其中最先造访月球的是欧洲空间局（ESA）的探测器，它将于今年夏天发射。2004年夏，日本将发射两个探测器。2010年前，印度和中国也希望能发射首个本国制造的环月探测器。作为一系列的商业计划之一，一家美国公司也计划在今年秋季发射一个探测器。甚至是NASA也声称不久将重返月球，可能还包括一个带回月球样本的飞行计划。 但是，在这新一轮的探月竞赛中显而易见的缺少了计划中的火星探测计划所具有的国际合作。观察家认为这很大程度上取决于这些探测计划背后的技术和政治因素，致使国际合作几乎无法开展。“最大的问题是各方可能把大量的钱用于重复的劳动，”月球研究所主任、1998年“月球勘探者”探测器主要研究员阿兰·班德（Alan Binder）说，“所以我并不看好这些探测活动。”其他人则认为在这些计划中即使是非正式的接触也将会被控制在尽可能小的范围内。“这里确实存在着竞争，”日本空间和宇航科学研究所（ISAS）行星科学部主任水谷仁司（Hitoshi Mizutani）承认，“但是最终的国际合作将有助于我们达到共同的目标。”  即使科学不是这些探测活动的最终目的，但是大多数科学家仍为之欢欣鼓舞。“这将导致月球研究的再度复兴，”华盛顿大学的地质学家布莱德利·约里夫（Brandley Jolliff）说。[图片说明]：欧洲空间局（ESA）。SMART-1将是ESA的第一个月球探测器。它的主要任务是检验这一领域的一些新技术，例如，电推进、小型化、激光通信、以及自动导航。它也将携带照相机和分光仪，以前所未有的精度来研究月球的地形、地貌以及矿物学特征，同时它也会搜寻隐藏在月球南极的水冰。版权：ESA。 冰的诱惑 在宇航时代的初期，月球就成为了众矢之的。1959年，苏联就发射了一个飞越月面的探测器，之后又发射了一个硬着陆探测器，接着是软着陆机器人。十年后，第一个人类造访月球。当1972年地质学家哈里森·施密特（Harrison Schmitt）重新回到“阿波罗17号”的登月舱时，NASA已经完成了6次登月飞行，共收集了382千克的土壤和岩石，进行了上百个试验，安放了十几件仪器设备。苏联的对月探测（包括轨道飞行器和着陆探测器）持续了超过15年，在1976年达到顶峰，取回了170克月球土壤样本。  但是不久月球的吸引力就开始下降，探测其他的行星成为了时尚。直到1990年，日本的“伊藤”探测器才又回到了月球（最后它坠毁在月球上），而且这次飞行也主要是测试探测器系统。1994年NASA-国防部的“克莱门汀”计划才使得对月球的兴趣开始恢复。1998年NASA的“月球勘探者”又使之进一步升温，它在月球两极发现了混合在岩石和土壤中的水冰。“我们意识到月球远比我们想象的复杂，”约里夫说。同时月球也开始成为宇航工程师在地球轨道外的试验场，用来测试他们的新设计，尤其是对于印度和中国这样的新兴宇航国家。[图片说明]：日本。明年夏天日本空间和宇航科学研究所（ISAS）希望能发射“月球-A”探测器。这个造价1亿美元的探测器将用于研究月球的内部结构以及月球的起源和演化。2005年将发射另一个价值3亿美元的“月球学和工程探测器”，用于研究地球电离层、月球引力场和月貌。版权：ISAS。 技术测试 在下一个探月时代中第一个将被发射的是ESA的SMART-1，其中“SMART”是“高端技术研究之小型任务（Small Missions for Advanced Research in Technology）”的缩写。SMART-1定于今年7月底或8月初发射，这个造价1亿美元的探测器仅花了3年时间研发制造。它将绘制月貌图，研究月球的矿物学组成，并且寻找位于月球南极环形山阴影下的水冰。在大小为1立方米的探测器上搭载了3个烤面包机大小的设备：一部分辨率为40米的光学照相机，一架第一次用于月球探测的红外分光仪和一架X射线分光仪。  这次飞行将测试用于未来十年太阳和水星探测的新技术。“SMART-1去月球的目的是为了让我们能走得更远，”ESA科学主任大卫·绍斯伍德（David
Southwood）说。而且科学家们也必须耐心等待，因为探测器要花16个月才能到达月球。与使用传统的化学燃料推进不同，SMART-1将使用有太阳能驱动的电推进。它会慢慢的加速，使得探测器绕地球的椭圆轨道越来越长，最终进入月球轨道。“当SMART-1进入环月轨道时，它将飞过大约1亿千米的路程，”SMART项目主管吉尤瑟·莱卡（Giuseppe Racca）说。这将是“阿波罗”宇航员飞行距离的250倍，他们仅仅用了3天时间就完成了40万千米的飞行。[图片说明]：中国。中国可能在今年底发射载人航天器。但是月球仍然是一个比较遥远的目标。上个月中国国家航天部公布了未来十年基于“长征”运载火箭以及地球遥感卫星的月球探测计划。版权：CHINA FEATURES/CORBIS SYGMA。 日本的两个探测器不但将用于月球研究，同时也涉及到了较大的技术挑战，所以被双双推迟。ISAS的水谷仁司说，国家空间计划的领导者“意识到月球探测计划不仅要具备科学价值，而且也要在空间技术开发中扮演重要角色，同时也要吸引年轻人的兴趣”。 第一步，在2004年8月发射一个价值1亿美元的探测器“月球-A”。一旦进入月球轨道，探测器会发射两个鱼雷状的小探测器，它们会被打到月球表面下2米的地方——一个将被安置在月球上靠近地球的一面，另一个将被放在远离地球的一面。其中每一个都带有地震仪和传感器，用来测量月震和监视月球热辐射。日本科学家说，这些数据将会为月球的内部结构提供重要的线索。同时，探测器也将拍摄高分辨率照片，每2周它会向地球传送一次数据。 
2005年，日本将发射自“阿波罗”计划以来最昂贵的探测器——耗资3亿美元的“月球和工程探测器”（Selene）。日本国家空间发展局在年底将与ISAS合并，它会提供H-II火箭用于发射这个1.6吨的探测器。Selene，得名于希腊的月亮女神，将会以100千米的轨道高度环绕月球。[图片说明]：印度。预计2007-08年发射的价值1亿美元的轨道飞行探测器将是印度月球探测器中的第一个，它将绘制月面图，对月球进行X射线和γ射线分光观测。这个探测器将使用印度的“北极星”运载火箭发射。版权：P. BAGLA。 Selene将携带一些列的分光仪、成像仪、激光测距仪、雷达以及磁力计，用来收集月球地貌、元素丰度、表面矿物组成、磁场以及引力场的详细数据。而且这个探测器还会释放出两个子卫星。其中一个将用于数据传送，另一个则会向地球和中继卫星发射无线电信号。通过比较无线电信号到达的时间，研究人员可以确定月球在绕地球转动时的摆动以及月球内部密度的有关信息。所有这些信息将有助于解决月球的起源和演化问题。  其它的设备则会研究地球大气的电离层。在这个探测器升空一年之内，它会释放出一个小探测器用于测试远程控制着陆技术。[图片说明]：商业发射。我们能承担得起去月球的费用吗？一些公司认为可以。使用改装的俄罗斯弹道导弹和投资人的资金，加州的TransObital公司将在11月份发射一个价值2千万美元的探测器。这家公司期望能销售由此获得的分辨率为1米的月球照片和电影。携带骨灰硬着陆则是该公司提供的另一种服务。其它公司，例如弗吉尼亚的月球公司也有类似的想法，但是步履蹒跚的经济很难使这些公司从中获利。版权：TANSOBITAL INC。 新兴国家 事实上，并不只有ESA和日本认为月球是一个重要的科学目标以及新技术试验场。这个月初，印度的首个地球轨道外计划获得了支持。耗资1亿美元将一个250千克的探测器送入距离月球表面100千米的轨道。尽管政府还没有给这一计划拨款，但是印度空间研究所（ISRO）主任柯里什纳瓦米·卡斯特里瑞根（Krishnaswamy Kasturirangan）说：“经费已经不再是个问题。问题是我们是否能负担得起取消这项计划所带来的后果。” 这个探测器将于2007年或2008年发射，它将携带X射线和γ射线分光仪，以探测月球的组成，同时它也将绘制第一张数字月面高度图，高度分辨率为5米。参加最近有关会议的科学家说，这一为期20个月的任务也将用于寻找未来机器人着陆的地点。与会的科学家们听取了由前ISRO的空间应用中心（SAC）主任乔治·约瑟夫（George Joseph）领导的15人月球任务小组的报告，目前政府还没有公布这份长达80页的报告的有关内容。 它“完全是可行的，”物理学家、前科学部长曼农（M. G. K. Menon）说，“所有的技术都是现成的。”回忆“阿波罗” 计划，曼农预计这一计划“将激励年轻的一代……同时也将大大的增强民族自豪感。” 印度的计划已经打动了加拿大政府，3月份他们达成了合作协议。“这是一个千载难逢的机会，”加拿大空间局主席马克·加纽（Marc Garneau）说。加拿大将提供由加拿大科学家研制的价值7百万美元、重约10千克的仪器设备。印度方面说，他们已向以色列和德国表示了合作意向，ESA表示将会为这一计划提供一个远红外传感器。  同时中国也不想错失探月的机会。“我们应该在全世界探月计划全面回潮前抓住机会，”中国国家航天部（CNSA）部长栾恩杰（Luan Enjie）说。与印度相似，中国将依靠其日趋成熟的运载火箭和卫星技术来完成这一空间探计划。在今年秋天，中国可能将第一个宇航员送入地球轨道。[图片说明]：追赶。栾恩杰说中国将与世界探月计划保持同步。版权：CHINA FEATURES。 从上世纪90年代开始，中国就开始研究发射月球探测器的可行性。现在政府终于愿意在其中投入资金。上个月，CNSA宣布启动分“三步走”的探月计划。第一步的方案与印度的很相似，一个环月轨道探测器，它将用于绘制三维月面图、分析土壤组成以及物质分布。源于中国的神话“嫦娥奔月”，这一探测器被定名为“嫦娥1号”，栾恩杰说它将于2010年发射。月球计划的首席科学家欧阳自远（Ouyang Ziyuan）预计需要3年的时间来解决其中的技术问题。这一探测器将使用“东方红3号”卫星的结构，并使用“长征3号A”火箭发射。虽然官方说剩下的两步将涉及到月球机器人以及送回月球样本的任务，但是有关人士估计这两部仍将是与先期一样的轨道探测器。 栾恩杰说中国已经具备了探月的必要技术。他说：“中国科学家要做的就是改进这些技术使之更适合月球探测。”但是中国是否具有这样的技术能力仍还是一个问题。“象征性的发射一个探测器到月球对中国来说并不是问题，”中国宇航科学和技术公司火箭控制系统专家梁思力（Liang Sili）说，“但我们要在月球探测中引入创新意识，发展新的项目……除了追赶别人之外，我们应该做得更多。” 这些新项目之一就是开发月球资源。栾恩杰说月球上可能存在的氦-3将会被用于未来的核聚变反应堆，月球独特的矿产和能源资源也是对地球资源的重要补充。 商业探测 月球资源同时也吸引了美国企业的眼球，他们把月球探测看成了一个有利可图的市场。11月份，加州的一家私人公司将发射价值2千万美元、重110千克、携带两部照相机的月球探测器。其中一部照相机将拍摄分辨率为1米的照片——分辨率比普通的高出一个数量级，另一个则拍摄连续的月面电影。 TransObital公司的主席丹尼斯·劳瑞（Dennis Laurie）认为教师、广告商、电影制片人、电子游戏开发商将会需要这些高质量的月球照片。同时这个探测器还会释放一个硬着陆舱，其中将装有从名片到骨灰等各式各样的东西。去年12月份，该公司成功地进行了探测器模型的地球轨道试验，今年11月探测器将使用改装的俄罗斯弹道导弹SS-18来发射。尽管劳瑞不愿意透露费用的细节，但是他说：“我们的计划正在按部就班的执行。”  其他的公司也希望跟进。弗吉尼亚的月球公司计划发射一个重约200千克、耗资2-3千万美元的月球绘图及通信卫星。它将由航天飞机分散发射至国际空间站，然后在那里组装。月球公司的主管大卫·甘普（David
Gump）希望NASA以及其他的宇航局和科学家会购买这颗卫星的服务。但是他补充说，由于“哥伦比亚号”的失事，现在还不清楚航天飞机何时能继续飞行。[图片说明]：卡斯特里瑞根说，印度无法承担取消探月计划所带来的后果。版权：P. BAGLA。 很显然，在这些探月计划中少了NASA。“NASA对月球探测不屑一顾，”月球研究所的班德说，他的“月球勘探者”计划也是在外界的压力下才得以实施的，“他们想要去火星，所以害怕公众对月球产生兴趣。”但是拥护者仍没有放弃希望，今年春天NASA将对6.5亿美元的太阳系探测计划进行招标，届时将会至少有两个小组提出采集月球样本的计划。NASA的空间科学主管埃德·韦勒（Ed Weiler）说，探月计划“将和其他的项目一起参与竞标。” 竞争仍将是新一轮探月竞赛的重要组成部分，但无疑它缺少了第一次那样的戏剧性。在很长一段时间里，月亮已经丧失了它的魅力。但是正是这种缺失激起了新一代探索者内心的渴望。 （本文已刊载于《世界科学》2003年第6期） |
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出自：Science
发布日期：2003-05-02 |
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2001-2009 火流星工作组制作
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