圖解深空探測史

月球探測（上）

月球是地球的衛星，是距離我們最近的天體，自然也成為了人類第一個要征服的目標。迄今為止，已經有近百個探測器或環繞拍攝、或著陸采樣，甚至還把人類送上了月球。月球也是除了地球以外唯一一顆人類踏足過的星球。

月球1號：第一次接近月球

月球1號探測器（左圖）重361.3千克，在成功發射之前曾經歷了3次失敗，人們常提起的是它的第4次發射。這是人類歷史上第一個接近月球的探測器，原計劃它是要撞擊月球的，但是由于發射時火箭點火時間出現了誤差，它只是在距月面近6000公里處與月球擦肩而過。時至今日，“月球1號”依然翱翔在地球和火星之間的軌道上，一次誤差卻也使它成為了第一顆繞日公轉的人造小行星，周期為450天，60年過去，它也已經公轉了48圈。右圖：“月球1號”發射。

月球2號：第一次月球硬著陸

1 9 5 9年9月12日，蘇聯的月球2號探測器（左圖）發射升空，它在設計上與“月球1號”十分相似，裝載了基本相同的科學儀器，重390.2千克。此外，“月球2號”還帶上了蘇聯國旗及刻有蘇聯國徽和“蘇聯 1959年9月”字樣的小勛章，其中兩枚為不銹鋼制球體（右上圖），放置在探測器中，另有安裝在運載火箭第二級上的多枚鋁制五角形片體。

9月14日，“月球2號”按計劃到達了月球并以每秒3.3公里的速度撞擊在月球上的兩座環形山之間，成為第一個硬著陸在月面上的人造物體。它在撞到月面之前，向地球發回了有關月球磁場和輻射帶的重要數據。右下圖：匈牙利發行的“月球2號”紀念郵票。

月球3號：第一張月球背面照片

月球3號探測器（左圖）發射于1959年10月4日，重435.4千克。它搭載了人類在太空中使用的第一臺相機——葉尼塞雙鏡頭相機，鏡頭焦距分別為200毫米和500毫米。要知道當時還沒有現在的電子感光元件，所有相機使用的還是膠片。葉尼塞相機可以在太空中全自動完成從拍攝到沖洗、顯影、定影等工作。膠片沖洗完成后再通過陰極射線管和光電倍增管進行掃描，最后再傳真回地球。10月7日，“月球3號”在飛過月球背面時拍攝了29張照片，覆蓋了月球背面70%的區域，這是人類第一次看到月球背面的樣子。右圖：“月球3號”拍攝的月球背面照片。

月球9號：第一次月球軟著陸

從月球硬著陸到軟著陸之間相隔了6年多的時間，完成這一壯舉的是月球9號探測器（左上圖）。1966年1月31日，“月球9號”發射，2月3日成功軟著陸在月面風暴洋。“月球9號”重1538千克、高2.7米，由登月艙、儀器艙、發動機系統等組成。登月艙的上半部分為電視照相機設備，下半部是電池、熱控制器、通訊系統。

“月球9號”在距月球表面75公里處啟動制動發動機，將速度從每秒2.6公里逐漸降低，并拋掉了儀器艙。抵達月面之前，一個5米長的探針從探測器中部伸展到制動發動機的下面，以確定制動發動機的關機和拋出登月艙的時機。探針觸到月面的瞬間，探測器關閉了發動機，并從頂部拋出登月艙，經歷了3天的長途跋涉后，登月艙終于在2月3日成功降落在月球位于風暴洋附近的一個地點。左下圖：“月球9號”著陸示意圖。

著陸250秒后，登月艙（右圖）打開了頂部的4片花瓣，這4片花瓣除了可以穩定住登月艙外，還可以與4根75厘米長的鞭型天線一起組成通信系統。之后，由固定鏡頭和旋轉鏡頭組成的電視攝像機組件開始拍攝著陸區附近的黑白照片。因為此時的太陽才剛剛從月球上的地平線升起，所以開始時的幾張照片拍得很不理想。15分鐘后拍下的第一張黑白照片經過總計8個多小時后終于分7次被發送到了地球。2月7日，“月球9號”終因電力耗盡而結束了工作。

月球10號：第一個環繞其他天體飛行的探測器

“月球9號”登月之后不到2個月，1966年3月31日，蘇聯又馬不停蹄地發射了月球10號探測器（左圖），這次的目標是繞月飛行。“月球10號”重1597千克、高4米，它攜帶的月球衛星重245千克，呈圓柱形，直徑約75厘米、高1.5米。

4月3日，“月球10號”飛臨月球，制動火箭點火57秒，使得它維持在距離月球450×1017公里的橢圓軌道上，軌道傾角為67°10′，16分鐘后，所搭載的月球衛星與“月球10號”分離，開始獨立飛行，同時向地球傳回信號，成為人類第一個環繞月球飛行的探測器，同時也是人類第一個成功環繞其他天體飛行的探測器。由于是以電池方式供電，所以它的無線電傳輸只持續了57天。右圖：“月球10號”繞月飛行軌道示意圖。

勘測者1號：10000張照片

在月球探測初期，蘇聯始終處于領先位置，但美國也不甘示弱。在蘇聯月球計劃實施的同時，美國也啟動了勘測者計劃。就在“月球9號”成功軟著陸月球之后不到4個月，美國于1966年5月30日發射了新型月球探測器——勘測者1號（左圖），并于6月2日在月球上成功軟著陸。

“勘測者1號”在接近月球時，通過其強大的發動機予以制動減速，在距月面3.4米時發動機關閉，“勘測者1號”從這個高度自由落體著陸。“勘測者1號”的著陸重量達292千克，其減震器的設計完全能夠承受這個高度的沖擊力。著陸成功后，“勘測者1號”就開始向地球傳送信息，并在月面停留了6周，共向地面傳回超過1萬張月球照片。右圖：“勘測者1號”拍攝的月面全景拼接圖像。

勘測者3號：挖掘月球土壤

太空探索永遠不會是一帆風順的，美國“勘測者2號”由于發動機故障偏離了預定目標，“勘測者3號”也經歷了登月前的生死時刻。由于月球巖石的反光影響了“勘測者3號”的登月雷達，發動機并未在預定的4.3米高度關閉，使得著陸器在月面彈跳了兩次，幸運的是彈跳高度未超過設計的安全高度，最終還是軟著陸成功。“勘測者3號”第一次攜帶了可以挖掘月球土壤的挖斗，由一個電機驅動的機械臂控制，它在月球上一共刨出了4條溝，深度約18厘米。

3年后發射的阿波羅12號飛船著陸于“勘測者3號”附近，它的部分零件被登月航天員帶回了地球。上圖：“阿波羅12號”航天員皮特·康拉德站在“勘測者3號”旁邊，遠處是“阿波羅12號”的登月艙；下圖：“阿波羅12號”航天員拍攝的“勘測者3號”采樣器在月面挖掘的痕跡。

勘測者6號：在月球起飛

“勘測者6號”于1967年11月10日成功著陸在月球中央灣，這一次人們要讓它做一個瘋狂的舉動——嘗試在月球重新起飛。11月17日，“勘測者6號”的發動機重新被點燃，這個重達299.6千克的探測器再次升空，高度達到了4米。發動機只燃燒了2.5秒，在這段時間內它又平移了2.5米，之后再次軟著陸在月面。這次不起眼的動作使其成為人類有史以來第一個從月球表面發射起飛的人類探測器，也為未來人類登月重新返回提供了重要的經驗和數據支持。左圖：“勘測者6號”拍攝的自己的著陸支架；右圖：美國月球勘測軌道飛行器拍攝到的“勘測者6號”。

勘測者7號：著陸第谷環形山

1968年1月7日，美國發射勘測者7號月球探測器，1月10日到達月面第谷環形山北麓并成功著陸。在此之前，無論是美國還是蘇聯，選擇的登月地點都位于月球赤道附近或赤道以北地區，因為這些地區月海分布廣泛，月面地貌相對平整。而這一次，“勘測者7號”選擇了位于南緯40°附近的第谷環形山旁。“勘測者7號”共傳回21000張月面圖片，還進行了激光測量、土壤分析等勘測工作。

這是勘測者計劃的最后一個探測器，與此同時，美國另一項計劃正在實施之中，下一次飛向月球的將不再只是冷冰冰的飛行器，而是有地球人與之同行。左圖：月球勘測軌道飛行器拍攝到的“勘測者7號”著陸位置與第谷環形山；右圖：“勘測者7號”拍攝的登陸地附近月面拼接照片。