時(shí)光荏苒，轉(zhuǎn)瞬間，距離2004年1月23號(hào)，國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)繞月探測(cè)工程即“嫦娥工程”立項(xiàng)的日子，已經(jīng)過(guò)去了整整20年。我們欣喜地看到，月球探測(cè)越來(lái)越成為人類航天活動(dòng)的一大熱點(diǎn)。尤其是今年，廣寒宮內(nèi)更是將迎來(lái)多方賓客。
探月：人類跨出地球搖籃的第一步
探索未知世界是人類的天性，月球這一從地面望去最大的天體，自古以來(lái)就承載了人類對(duì)于浩瀚宇宙的無(wú)限向往，產(chǎn)生了無(wú)數(shù)關(guān)于月球的傳說(shuō)、故事。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人類對(duì)于月亮認(rèn)識(shí)越來(lái)越多。月球是地球唯一的天然衛(wèi)星，地月相距平均約38萬(wàn)千米，月球直徑大約是地球的四分之一，月球表面重力是地球的六分之一，月球一晝夜相當(dāng)于27.3個(gè)地球日，月球表面溫度約為130～-180℃等等，這些逐漸為我們所熟知的常識(shí)，使人類認(rèn)識(shí)到月球并非是想象中的那個(gè)天國(guó)，而是一個(gè)并不適于人類生存的不毛之地。
圖庫(kù)版權(quán)圖片，轉(zhuǎn)載使用可能引發(fā)版權(quán)糾紛
“地球是人類的搖籃，但人類不可能永遠(yuǎn)被束縛在搖籃里?！饼R奧爾科夫斯基這一名言，道出了不斷繁衍和擴(kuò)展這一存在于生命底層的密碼。相比于廣闊的宇宙空間，有形有質(zhì)的星球簡(jiǎn)直如同晴空中的灰塵一般難覓，而可供人類駐足的星球更是少之又少。橫亙?cè)谛乔蛑g的遙遠(yuǎn)距離已經(jīng)成為人類走出地球搖籃最難穿越的結(jié)界。
距離地球最近的月球，就這樣成為人類踏足外太空施展拳腳的第一個(gè)試練場(chǎng)。因?yàn)榫嚯x近就意味著技術(shù)難度、風(fēng)險(xiǎn)和成本都低，人類就能夠相對(duì)容易地去實(shí)踐、去探索。人類航天時(shí)代的大幕甫一開(kāi)啟，對(duì)月球的探索就迎來(lái)了第一波的熱潮。
第一輪探月高潮主要圍繞美蘇兩個(gè)航天大國(guó)之間的航天競(jìng)賽展開(kāi)。
1959年1月3日，蘇聯(lián)成功發(fā)射月球1號(hào)探測(cè)器。月球1號(hào)原計(jì)劃撞擊月球，但因地面控制系統(tǒng)故障，未能完成預(yù)定計(jì)劃，而是在1月4日從距離月球6000千米處飛掠，成為首個(gè)飛掠月球的探測(cè)器。隨后的1959年9月12日，蘇聯(lián)成功發(fā)射月球2號(hào)探測(cè)器，并按計(jì)劃于1959年9月14日成功撞向月球正面，使其成為第一個(gè)到達(dá)月球表面的人造物體。緊接著在1959年10月7日，月球3號(hào)成功獲得了月球背面的圖像，這是人類第一次目睹月球背面的照片。
月球3號(hào)探測(cè)器發(fā)回了第一張?jiān)虑虮趁娴恼掌?，人類首次遠(yuǎn)遠(yuǎn)一窺月球背面的模樣。
圖片來(lái)源：俄羅斯國(guó)家科技文獻(xiàn)檔案館
盡管在初期落于下風(fēng)，但美國(guó)也急起直追，構(gòu)思了宏大的載人登月計(jì)劃，力圖依靠自身強(qiáng)橫的科技實(shí)力，一舉奪取這場(chǎng)航天競(jìng)賽的勝利。美國(guó)先后發(fā)射了“先驅(qū)者”、“徘徊者”、“勘測(cè)者”等月球探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)了月球表面硬著陸，開(kāi)展了地月空間的環(huán)境探測(cè)，獲得了更為精確的月球天文參數(shù)，為后續(xù)的載人登月任務(wù)打下了基礎(chǔ)。1969年7月20日，阿波羅11號(hào)最終將阿姆斯特朗和奧爾德林送上月球，實(shí)現(xiàn)了載人登月的偉大壯舉。阿姆斯特朗在登上月球后留下一句至今仍被世人銘記的話：“這是個(gè)人邁出的一小步，但卻是人類邁出的一大步?！?/strong>
Magnificent Desolation: The Apollo 11 Moonwalk Pictures（NASA）
從1969年7月至1972年12月，美國(guó)宇航員先后成功完成了6次載人登月，把總計(jì)12人送上月球，總共帶回381.7千克月球樣品。與此同時(shí)，蘇聯(lián)成功實(shí)施了月球車和無(wú)人采樣返回任務(wù)，從1970年9月到1976年8月，蘇聯(lián)的月球16號(hào)、20號(hào)和24號(hào)先后3次成功在月面軟著陸，并將成功采集到的幾百克月壤送回地球。
當(dāng)月亮向普通人逐漸敞開(kāi)懷抱
在1976年蘇聯(lián)“月球24號(hào)”任務(wù)結(jié)束之后，全球探月活動(dòng)進(jìn)入了冷靜思考階段。1976～1994年，全球只進(jìn)行過(guò)1次成功的月球探測(cè)活動(dòng)，即日本在1990年1月發(fā)射了“飛天號(hào)”月球探測(cè)器，成為第3個(gè)探測(cè)月球的國(guó)家。其原因是：隨著冷戰(zhàn)形勢(shì)的緩和，對(duì)空間霸權(quán)的爭(zhēng)奪有所緩解；需要總結(jié)探測(cè)活動(dòng)耗資大、效率低、探測(cè)水平不高的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，提出新的探測(cè)思路和戰(zhàn)略；需要將月球探測(cè)技術(shù)向各領(lǐng)域轉(zhuǎn)化、推廣和應(yīng)用；需要加速研制新的空間往返運(yùn)輸系統(tǒng)和高效探測(cè)的裝備；需要較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行探測(cè)資料的消化、分析與綜合，將月球科學(xué)研究提高到更高理性認(rèn)識(shí)的階段。
而美國(guó)在1994年1月25日發(fā)射的“克萊門汀號(hào)”環(huán)月探測(cè)器則真正掀起了世界第二輪探月高潮?？巳R門汀號(hào)于當(dāng)年2月6日進(jìn)入環(huán)月軌道，最終運(yùn)行于月球極軌道，對(duì)月球全球進(jìn)行了測(cè)繪。探測(cè)器共發(fā)回了180萬(wàn)（也有報(bào)道是160萬(wàn)）幅圖片，探測(cè)數(shù)據(jù)表明，月球上存在著水冰。這一發(fā)現(xiàn)使得月球的價(jià)值陡然上升。
在其后的逐月之路上，除了傳統(tǒng)的美國(guó)、俄羅斯，中國(guó)，印度，日本，歐空局，韓國(guó)等國(guó)家都取得了不俗的成績(jī)，還有以色列，阿聯(lián)酋等國(guó)家也在不斷嘗試，加入賽場(chǎng)。月球成為各國(guó)爭(zhēng)先探測(cè)的熱點(diǎn)。
其中我國(guó)的“繞”、“落”、“回”三步走探月工程無(wú)疑取得了最為卓著的成績(jī)。2013年12月，隨著“嫦娥三號(hào)”在月面成功實(shí)施軟著陸。中國(guó)成為繼美蘇之后，全球第三個(gè)實(shí)現(xiàn)月球軟著陸的國(guó)家。而嫦娥四號(hào)探測(cè)器自主著陸在月球背面預(yù)定區(qū)域內(nèi)，實(shí)現(xiàn)人類探測(cè)器首次在月球背面軟著陸，做到了國(guó)外沒(méi)有做過(guò)的事。2020年12月17日，嫦娥五號(hào)攜帶月壤安全返回地球著陸場(chǎng)，標(biāo)志著三步走戰(zhàn)略獲得圓滿成功。
嫦娥五號(hào)月球車在月球表面登陸。
圖片來(lái)源：中國(guó)探月
月球上水冰的發(fā)現(xiàn)，激發(fā)了美國(guó)重返月球的熱情。美國(guó)先后又發(fā)射了“月球勘探者”、“月球勘測(cè)軌道器”和“月球坑觀測(cè)與感知衛(wèi)星”、“月球重力恢復(fù)和內(nèi)部實(shí)驗(yàn)室”、“月球大氣和塵埃環(huán)境探測(cè)器”等月球軌道器，通過(guò)遙感的方式進(jìn)一步證實(shí)月球上大量水冰的存在，同時(shí)精確測(cè)量月球重力場(chǎng)，分析月球稀薄的大氣組成，研究月面塵埃作用，研究了未來(lái)探測(cè)活動(dòng)可能對(duì)月球環(huán)境造成的影響。
月球探測(cè)的光明前景不僅激發(fā)了各國(guó)政府的熱情，許多商業(yè)航天公司業(yè)投身于此，使得月球逐漸向普通人張開(kāi)懷抱，月面著陸探測(cè)器也逐漸大行其道。以色列的“創(chuàng)世紀(jì)”、日本的“白兔-R” 和“月球探測(cè)智能著陸器”、印度的月船二號(hào)、月船三號(hào)、俄羅斯的月球25號(hào)、美國(guó)的“游隼”等月球著陸器先后奔赴月球，嘗試著陸月面。
作為美國(guó)“商業(yè)月球載荷服務(wù)（CLPS）”計(jì)劃的成果，2024年還有私營(yíng)公司計(jì)劃開(kāi)展5次發(fā)射及月面著陸任務(wù)，包括準(zhǔn)備著陸于月球南極的直觀機(jī)器1號(hào)和2號(hào)，著陸于月球風(fēng)暴洋萊納伽環(huán)形山的直觀機(jī)器3號(hào)，著陸于月球危海的藍(lán)色幽靈登月器，著陸于月球南極諾畢爾環(huán)形山的獅鷲1號(hào)登月器。
遠(yuǎn)征深空的前進(jìn)基地
月球有著豐富的資源，如稀土、鐵、鈦等，但由于開(kāi)礦成本太高，所以人們目前主要關(guān)注月球的太陽(yáng)能和氦-3資源。月球沒(méi)有大氣包裹，每年到達(dá)月球的太陽(yáng)光輻射能量相當(dāng)于地球每年消耗能源的25000倍。除了太陽(yáng)能，月球的土壤里還有103萬(wàn)-129萬(wàn)噸的氦-3資源，這些氦-3如果作為核聚變?cè)线M(jìn)行核聚變發(fā)電，可以解決人類社會(huì)未來(lái)一萬(wàn)年的能源需求。
同時(shí)，月球作為距離地球最近的唯一天然平臺(tái)，其高遠(yuǎn)的空間位置、特殊的空間環(huán)境、特有的自然資源對(duì)地球和人類社會(huì)的發(fā)展具有不可替代的價(jià)值，并可能將成為去火星或深空探測(cè)的中轉(zhuǎn)站。由于月球的引力只有地球的六分之一，因此在月球上發(fā)射火箭消耗的能量比在地球上要低很多。再加上水冰的存在，使得在月球制造、補(bǔ)充火箭推進(jìn)劑成為可能，月球中轉(zhuǎn)站的前景更加可期。
月球探測(cè)工程技術(shù)的優(yōu)化、二次開(kāi)發(fā)能帶動(dòng)和促進(jìn)基礎(chǔ)科學(xué)和高科技的發(fā)展，如空間天文學(xué)、空間物理學(xué)；新能源技術(shù)、新材料技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、遙測(cè)技術(shù)等，帶動(dòng)多學(xué)科交叉、滲透，并促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。
月球探測(cè)是一項(xiàng)復(fù)雜的科技大工程，是一個(gè)國(guó)家的國(guó)家意志、科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平和現(xiàn)代文明的重要標(biāo)志。通過(guò)月球探測(cè)工程不但能夠提高人類對(duì)于宇宙及自身生存環(huán)境的認(rèn)知，而且還能夠極大地激發(fā)科技創(chuàng)新，帶動(dòng)大批高新技術(shù)的跨越發(fā)展。放眼國(guó)際，新一輪載人登月任務(wù)正在拉開(kāi)大幕。美國(guó)已經(jīng)開(kāi)啟了阿爾忒彌斯計(jì)劃，準(zhǔn)備建立月球空間站重返月球。我國(guó)的載人月球探測(cè)工程登月階段任務(wù)也已啟動(dòng)實(shí)施，計(jì)劃在2030年前實(shí)現(xiàn)中國(guó)人首次登陸月球。
圖庫(kù)版權(quán)圖片，轉(zhuǎn)載使用可能引發(fā)版權(quán)糾紛
為了實(shí)現(xiàn)人類長(zhǎng)期的月球駐留，我國(guó)還計(jì)劃建立月球科研站，進(jìn)行較為全面的大規(guī)模的科學(xué)探測(cè)、技術(shù)實(shí)驗(yàn)、月球資源開(kāi)發(fā)和月球環(huán)境利用。其中，嫦娥六號(hào)任務(wù)計(jì)劃于2024年實(shí)施，主要任務(wù)是到月球背面采樣，并攜帶月球樣品返回地球。嫦娥七號(hào)計(jì)劃于2026年將去月球南極尋找月球存在水的證據(jù)，嫦娥八號(hào)計(jì)劃于2028年配合嫦娥七號(hào)在月球南極建立國(guó)際月球科研站的基本型，對(duì)月球資源勘探和利用等進(jìn)行一系列試驗(yàn)。
未來(lái)，月球南極將出現(xiàn)多國(guó)參與的國(guó)際月球科研站，人類的足跡將再次踏上月球。擁有豐富資源的月球?qū)⒊蔀槿祟愰_(kāi)拓太空的新領(lǐng)域、走向深空的前哨站。
作者：于遠(yuǎn)航 北京宇航系統(tǒng)工程研究所高級(jí)工程師
審核：龐之浩 全國(guó)空間探測(cè)技術(shù)首席科學(xué)傳播專家，中國(guó)空間科學(xué)傳播專家工作室首席科學(xué)傳播專家
出品：科普中國(guó)
監(jiān)制：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社有限公司、中科數(shù)創(chuàng)（北京）數(shù)字傳媒有限公司
2024-01-23
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