美国月球探测(2)
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美国航天局的探月计划与中国的未来发展方向近年来,随着宇航技术的发展,探索太空已经成为了国家科技竞争的重要领域。
其中,月球探测一直是世界各国力争攀登的高峰。
如今,在这个领域中,美国航天局是最具有权威性和影响力的机构之一。
很多人都在关注美国航天局的探月计划,在这样的背景下,我们不妨来对比一下中国的未来发展方向。
一、美国航天局探月计划2017年12月11日,美国航空航天局(NASA)宣布了一项名为“月球深空探测计划”(Deep Space Exploration)的项目,旨在在未来30年内连续送人类到月球,并建立长期存在的月球基地。
这项计划的目标非常宏大,不仅要在2020年左右实现人类重返月球,更要在2030年之前建成长期存在的基地。
NASA称,他们的计划符合美国“太空探索的指导方针”,可以让美国成为“太空探索领域的领头羊”。
NASA的月球探测计划涉及多个方面,其中最核心的部分就是如何在月球上建立长期存在的基地。
这项任务的完成难度非常高,要求科学家们在计划中充分考虑人类在月球上生活的需求,为其构建足够的空间和住所,同时为他们提供足够的氧气、水和食物等资源。
二、中国未来的发展方向与此同时,中国的探月计划也正在快速推进。
自2003年开始实施的“智慧月球计划”以来,中国成功的将“嫦娥一号”、“嫦娥二号”、“嫦娥三号”、“嫦娥四号”航天器成功的送上了月球。
在这些任务中,中国相继实现了人造卫星的月球探测、月面软着陆和月球车探测等工作。
目前,中国正计划在2020年左右实现再次向月球发射探测器,并计划在2021年左右启动“嫦娥五号”登月探测任务。
这次任务要求将登月器、月球采样器和返回舱联合起来,完成着陆采样、人工对月样进行分析和研究、月球上样品的拍照和探测等工作。
同时,中国还计划在2025年左右实现月球南极区采样任务,进一步挖掘月球资源,为人类在月球上生存创造更好的条件。
三、结合两国计划的发展方向从两国计划的发展方向来看,可以发现中国和美国虽然都在进行月球探测计划,但前者似乎更注重开发利用月球资源,而后者则更注重在月球上建立持久存在的人类基地。
第43卷第2期航天返回与遥感2022年4月SPACECRAFT RECOVERY & REMOTE SENSING127美国宇航局“Artemis”月球探测计划新进展张家铭闫赟彬(北京空间机电研究所,北京100094)摘要针对美国Artemis初期探月计划,文章介绍了卫星和载荷的相关情况,重点对LunaH-Map 和Lunar IceCube进行了详细研究,给出了其科学目标任务、轨道、载荷性能等。
研究表明,美国Artemis 初期探测主要针对月球极地的水冰分布,描绘月球地形地貌,为后续的载人登月和建立地月空间站以及更进一步的深空探测打下基础。
关键词月球探测“阿尔忒弥斯”计划月球的水冰深空探测中图分类号: V443+.5文献标志码: A 文章编号: 1009-8518(2022)02-0127-07DOI: 10.3969/j.issn.1009-8518.2022.02.013The Progress of NASAʹs Artemis Lunar Exploration ProgramZHANG Jiaming YAN Yunbin(Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity, Beijing 100094, China)Abstract Aiming at the initial lunar exploration plan of American Artemis, this paper introduces the relevant situation of satellites and loads, focuses on the detailed study of LunaH-Map and Lunar IceCube, and gives its scientific objectives, tasks, orbits, load performance, etc. The research shows that the initial exploration of American Artemis is mainly aimed at the distribution of water ice in the lunar polar region, depicting the topography of the moon, and laying a foundation for subsequent manned lunar landing, the establishment of Earth-Moon space station and further deep space exploration.Keywords lunar exploration; Artemis plan; water-ice on the moon; deep space exploration0 引言月球作为地球的天然卫星亦为深空探测的第一个“跳板”,对研究太阳系的起源及演化有着极其深远的意义。
美国登月计划美国登月计划,又称阿波罗计划,是美国国家航空航天局(NASA)于1961年至1972年间进行的一项宇宙探索计划。
该计划的最终目标是在1969年成功将宇航员登上月球,并安全返回地球。
这一壮举不仅是人类历史上的重大事件,也标志着人类探索宇宙的新时代。
美国登月计划的背景可以追溯到1957年苏联成功发射了世界上第一颗人造卫星——斯普特尼克一号。
这一事件引发了美国政府和公众对太空探索的浓厚兴趣,也促使了美国政府加大对宇宙探索的投入。
1961年,美国总统约翰·肯尼迪宣布了美国登月计划的目标,即在10年内将宇航员送上月球并让他们安全返回地球。
为了实现这一目标,美国国家航空航天局在接下来的十年间进行了大量的科研和试验工作。
在这期间,阿波罗计划共进行了17次载人太空飞行,其中6次成功登月。
1969年7月20日,宇航员尼尔·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林成为了第一批成功登上月球的人类。
他们在月球表面停留了21个小时,收集了大量的科学数据,并成功返回地球。
美国登月计划的成功不仅展示了美国在太空探索领域的技术实力,也为人类探索宇宙开辟了新的篇章。
这一壮举对人类社会产生了深远的影响,激发了全球范围内对太空探索的热情,并推动了科学技术的发展。
然而,美国登月计划也面临着诸多挑战和风险。
在实现登月目标的过程中,美国国家航空航天局曾经遭遇过多次失败和挫折,其中最为著名的是阿波罗1号飞船的爆炸事故,导致了三名宇航员的牺牲。
这些挑战和牺牲无疑给整个计划带来了巨大的压力和困难,也让人们更加深刻地认识到太空探索的艰辛和危险。
尽管美国登月计划已经在1972年结束,但它的影响却一直延续至今。
登月计划不仅为人类探索宇宙提供了宝贵的经验和数据,也激励着全球范围内的太空探索活动。
今天,各国在太空探索领域的合作与竞争依然十分激烈,人类对宇宙的探索之路也在不断延伸。
总的来说,美国登月计划是人类历史上的一次伟大壮举,它不仅展示了人类的科技实力,也为人类探索宇宙开辟了新的篇章。
人类对月球的探索成果和探索历程人类对月球的探索,是历经数十年努力与付出所取得的巨大成就。
从第一颗人造卫星诞生之后,各国开始加快探索太空的速度。
1969年,阿波罗11号飞船成功登陆月球,成为人类史上重要的里程碑事件。
人类对月球的探索历程与成果,总结而言,主要包括四个阶段:前期准备阶段、月球探索计划、月球登陆计划以及深度探测计划。
前期准备阶段,主要包括美国和前苏联的竞争。
1957年10月4日,前苏联发射了人类历史上第一颗人造卫星——斯普特尼克1号,这一事件震惊了世界,也开启了太空探索之路。
此后,美国进入太空竞赛时代,推出了“水星计划”、“金星计划”等一系列探测计划,开展了大量的空间飞行技术研究和试验。
前苏联方面,则于1961年成功发射了第一位宇航员加加林,实现了人类太空探索的里程碑。
接下来是月球探索计划阶段。
1961年5月25日,美国总统肯尼迪提出了太空计划,计划着重于人类登陆月球。
1962年,美国开始启动“无人月球探测计划”,通过发射月球探测器对月球进行探测。
此外,苏联也推出了“月球探测器计划”,开始对月球进行探测。
此后,美国陆续执行了“流星坑勘测计划”、“月球轨道器计划”等探测计划,积累了大量的科学数据。
然后是登陆计划阶段。
1969年,美国阿波罗11号飞船成功登陆月球。
全球亿万民众目睹了“人类第一次踏上月球”的历史时刻。
除了阿波罗11号之外,美国共进行了5次月球登陆计划,收集了大量的月球样本,并对月球的磁场、地形、尘埃和气象进行了深入研究和探测。
虽然前苏联的月球探测任务都没有实现人类登陆月球,但他们也收集了大量的月球数据,并为后来深度探测提供了重要数据基础。
最后是深度探测阶段。
此阶段主要是针对月球“黑暗面”的探测。
为了研究“黑暗面”的地貌、构造特点、资源分布等重要问题,各国先后推出了“月球轨道飞行器计划”、“月球车计划”等深度探测计划。
美国还探测了月球地质地形及内部结构,绘制了月球构造图。
中国先后成功推出“嫦娥一号”、“嫦娥二号”、“嫦娥三号”、“嫦娥四号”等四次探测计划,成功着陆月球,并开展了大量的科学探索任务。
月球探测与资源开发利用研究(2)胡经国2、月球基地构想据报道(20160513),建造月球基地与建造太空城市一样,对于普通人来说是一件不可思议的神奇事。
但是,这件神奇事却早已明确摆在了科学家的面前。
他们不仅对其进行了长期探索,而且正在准备进行具体实施。
⑴、美国月球基地蓝图美国是最先决定创建月球基地的国家。
据报道,美国已决定耗资1000亿美元,建立临时月球太空城。
这一计划将分阶段进行。
最初建立临时基地,人数从十几人逐步增加到几十人。
他们将在月球进行矿产资源的开采和冶炼试验,并且为建造永久基地做准备。
2007年,建成中小型永久基地,人数增加到百余人,逐步形成从矿产资源开采、冶炼到运输的整套生产系统。
最后,在月球上建成一座可容纳千人的月球城。
其中,各种类型的生产、生活、娱乐设施日趋完备,物资自给自足有余,还可以“出口”到地球。
美国的这一月球基地蓝图,占地8000平方米,是一座圆形3层建筑物,直径为64米,每层高4.5米。
屋顶由混凝土建造,再覆盖以月球土,厚0.7~2.5米。
墙壁分内外两部分,外墙6层,厚1.4米,内墙厚2.5米,内外墙中间夹0.7米厚的月球土;主要用于防御宇宙射线、太阳风以及陨石撞击。
另外,建筑物中间还有一个圆形防空洞;一旦建筑物受损,大气外泄,人可以躲入其中避难。
⑵、日本月球基地蓝图与此同时,日本由未来工程学研究所牵头,召集能代表日本水平的大学、研究所以及20多家企业的技术专家,成立了“月球基地与月球资源开发研究会”,也提出了一份月球基地的建设蓝图。
这一蓝图计划分为5个阶段实施。
第一阶段从本世纪末到下世纪初,主要对月球进行调查探测,用机器人为基地选址,绘出月球资源分布图。
第二阶段从2004年开始,建设可供6~8人居住的直径为6米、长为11米的基地。
人们可以不定期地在这里工作,时间为几天到几周。
2010~2020年为第三阶段,基地扩大到可供8~32人居住,建成可防御阳光强烈辐射的保护装置,工作人员可在这里连续工作3~12个月。
美国月球探测(2)胡经国7、美国重启登月计划据报道(20191227),美国最早于1958年8月18日发射月球探测器。
但是,由于第一级火箭升空爆炸,半途夭折了。
随后,又相继发射了3个先锋号探测器,均告失败。
直到1964年1月30日发射的徘徊者6号,才在月面静海地区着陆。
徘徊者6号是美国的无人行星探测任务“徘徊者计划”的第6颗无人探测器。
它被设计成撞击月球表面的探测器,并且在撞击前的最后几分钟飞行时间内传送回月球表面的高分辨率照片。
但是,由于摄影机系统的故障,因而没有任何影像被传送回来。
在随后的4年间,美国发射了9个徘徊者月球轨道器,在不同的距离上拍摄月球表面状况的照片,以了解飞船在月球表面着陆的可能性;发射了5个勘察者月球自动着陆器,通过电视发回8.6万张月面照片,了解月球土壤的理化特性;发射了3个月球轨道器,对40多个预选着陆地点进行详细观测,获得1000多张小比例尺高清晰度的月面照片,据此选出了10个登月点;发射了10艘双子座飞船,进行生物医学研究和飞船机动飞行、对接及舱外活动训练等。
经过这一系列的无人探测之后,月球的庐山真面目显露出来了。
在经过1966到1968年6次不载人飞行试验和在1968、1969年的3次载人飞行试验以后,美国开始了人类第一次登月任务。
在1969年7月21日2点56分,阿姆斯特朗扶着登月舱的阶梯踏上了月球。
整个阿波罗登月工程历时约11年。
自1972年第六次登月成功结束以后,美国登月计划戛然而止。
将近半个世纪过去,NASA没有复制阿波罗的壮举,再次踏上月球。
经过47年的发展,人类的航天工程实力也早已有了新的飞跃。
2019年5月,美国副总统彭斯在公开讲话中又宣称,美国将重返月球计划再次提前4年,也就是说美国将在2024年实现重返月球计划。
为了加速推进这一计划,美国政府考虑将NASA的部分任务外包给商业化的技术公司。
“如果商业火箭是未来五年内能让美国航天员重返月球的唯一途径,那么就采用商业火箭。
”彭斯说。
彭斯之所以这样说,是美国出色的商业航天在撑腰;此次重返月球计划至关重要的一环就是建成名为“深空门户”(Gateway)的小型国际空间站。
按照构想,该空间站建立在月球轨道上;建成后可作为通往月球表面和深空目的地的门户。
它的组成部分包括:航天员的生活舱、实验场所、物资运输舱、对接口等。
NASA计划于2022年,借助商业飞船开始发射相关组件,并且于2026年基本组装完成。
其关键步骤主要为:第一步,2024年,进行第一次演示任务,着陆器只包含登陆舱,从“深空门户”出发降落月球表面。
第二步,2026年,进行第二次演示任务,月球上升舱、登陆舱、转运舱由三次发射任务送到“深空门户”。
转运舱先将着陆器(包括上升舱与登陆舱)运送到近月轨道;然后着陆器着陆开展探测任务;任务结束以后上升舱独自返回“深空门户”。
第三步,2028年,发射新的月球登陆舱到“深空门户”,与上升舱、转运舱集合。
同时,4名航天员也抵达“深空门户”;之后乘着陆器登陆月球,并且在月球上停留7天,再返回空间站。
目前,美国要实现重返月球计划,最大的问题就是资金问题。
虽然借助于市场的力量,利用商业航天带来一定的经济效益,降低成本;但是是否真正能实现,还都是未知数。
可以说,美国重返月球计划仍是道阻且长。
8、NASA对月球表面进行虚拟巡视据报道(20180412),美国国家航空航天局(NASA)发布了关于著名月球景观的虚拟旅行视频。
该视频是用月球勘测轨道飞行器(Lunar Reconnaissance Orbiter)在9年的时间里拍摄的照片制成的。
在这些景观中,可以查看美国“阿波罗-17”号宇航飞船的着陆地点和1972年宇航员在进行为期三天的月球行走时走过的路线的一部分。
9、特朗普将请求国会增加NASA月球计划开支据报道(20190310),俄罗斯卫星通讯社莫斯科3月10日电,据《华尔街日报》3月9日援引知情人士的消息报道,美国总统特朗普打算请求国会在2020财政年度,将美国国家航空航天局(NASA)月球计划的支出增加5亿美元。
该财政年度将于2019年10月1日开始。
总体上,美国总统政府希望国会为NASA的所有项目拨款210亿美元。
该报称,这比美国家航空航天局在本财年所获的款项减少约2%。
美国国家航空航天局网站发布消息显示,该机构在2018财政年度请求为月球发展项目拨款8.208亿美元;计划在2019财政年度申请超10亿美元;在2020财政年度申请9.127亿美元。
该报写道,白宫将于3月11日公布预算草案。
这是向国会提交的申请,表明本届政府的优先事务。
美国航天局计划于2020年代与多国合作建造月球轨道空间站LOP-G(月球轨道平台-门户,Lunar Orbital Platform-Gateway);其轨道近月点4500公里,远月点75000公里。
10、美国计划2028年再次登月据报道(20190312),俄罗斯卫星通讯社华盛顿3月12日电,3月11日公布的美国国家航空航天局预算草案显示,美国希望至2028年再次实现登月。
根据所提交的文件,2020财政年度美国家航空航天局的拨款总额可能达到210亿美元。
其中,将划拨3.63亿美元用于支持商业公司建造“用于运货以及宇航员登月的大型飞船”。
美国家航空航天局网站上刊登的与提交预算草案有关的文件称:“与私营公司在开发载人登月系统的伙伴关系以及其他研究……将至2028年达成登月。
”随着特朗普政府上台,美国宣布恢复月球计划,称人类重返月球和在其上长期存在是通向火星载人使命道路上的一个阶段。
在新月球计划框架内,美国家航空航天局正在制订建造近月空间站“门户”(The Gateway)的计划。
借助该空间站,未来将实现人类飞向月表并且乘坐可重复使用登月飞船往返。
将于2022年开始,在月球轨道建造空间站;而首次载人空间站飞行则定于2024年。
按美国家航空航天局计划,美国人登陆月表将不会早于2020年代。
11、美今年将向月球发射“地质学家”机器人和辐射传感器据报道(20190222),美国国家航空航天局(NASA)科研部门在NASA 网站发布了今年年底可能用首批私人着陆器和火箭向月球发射的设备清单。
美国国家航空航天局科研部门副主任史蒂夫·克拉克表示:“这些设备将是某种试探气球,帮助我们利用私企资源建设基础设施,以便向月球运送科研设备。
我们计划每年都举办这样的竞标。
”NASA去年11月,与9家航天业知名初创公司和老牌巨头签署协议,是落实这些计划的第一步。
在此协议框架下,NASA可以在未来几年内,使用这些公司的服务向月球发送自己的设备。
根据协议,NASA在未来10年内,将获得不限量向月球发射着陆器和其他物资的权利。
发射和维护总费用不应超过26亿美元。
NASA领导层公布了首次试飞任务可能运送的12个设备。
如果“马车公司”来得及准备好着陆器,那么首次试飞将在今年后几个月进行。
在这份清单中,既有专门研究月球特性的科研设备,也有负责在月球表面建设基地、取水、开采有用资源的设备。
例如,LETS将首次精确测量月表辐射强度;而它的“同事”,“地质学家”机器人,则研究月岩的化学成分,测量岩石中的水分含量。
12、美国探月计划冠名“阿尔忒弥斯”据报道(20190514),俄罗斯卫星通讯社莫斯科5月14日电美国国家航空航天局(NASA)已经选定“阿尔忒弥斯”(Artemis)作为美国登月计划的名称。
美国国家航空航天局在推特上写道:“阿尔忒弥斯是希腊神话中阿波罗的孪生妹妹和月神,现在这是NASA包括首位女性和一名男性航天员在2024年重返月球表面计划的名称。
”美航天局局长吉姆·布里登斯廷此前表示,美国总统唐纳德·特朗普要求为NASA额外追加16亿美元预算,用途包括登月计划。
布里登斯廷说,这些资金将加快航月火箭和登月系统的研发进程。
此外,利用自动站研究月球极地的工作也将得到拓展。
美国副总统迈·彭斯3月在国家航天委员会会议上表示,特朗普已经下令五年内派遣美国航天员登陆月球。
彭斯表示,下一位登陆月球的男性和首位女性将是美国人,并且下令动用任何手段在2024年做到这一点。
13、美国宇航员插在月球上的国旗已面目全非据报道(20191219),20世纪,美国和苏联曾经在航天领域展开了一场竞赛。
这场竞赛耗费了双方大量的资金,而最终这场竞赛的巅峰就是美国首次登陆月球。
1969年,美国阿波罗号载人飞船成功登陆月球。
美国宇航员阿姆斯特朗成为首个踏上月球表面的人类。
他的那句话直到今天仍然被人们津津乐道:“这是一个人的一小步,却是人类的一大步。
”事实上,除了这次登月之外,美国人在航天史上的成就似乎总比苏联慢半拍。
苏联首先成功发射了人造卫星,还成功将猴子和狗送上了太空。
而在1961年,苏联更是完成了载人航天的壮举,让著名宇航员加加林的名字载入史册。
此外,苏联人还第一次完成了太空行走,发明了空间站。
正是因为苏联人取得了大量成就,所以美国才制定了阿波罗计划,希望一转颓势。
事实上,他们也确实做到了。
阿波罗飞船成功登月,在世界范围内都引起了轰动。
随后,美国共完成了6次载人登月壮举,将12名宇航员成功送上了月球。
整个阿波罗计划持续了11年,耗资共计255亿美元。
整个项目耗资占当时美国GDP的0.57%,占美国所有科研经费的20%。
在整个项目中,共有2万多家美国企业参与,200多所大学和80多个科研机构参与研究工作,参与阿波罗计划的总人数更是高达30万人。
其科研工作体量是十分巨大。
有的人说,当年美国的影像资料中,并没有拍摄到星星。
其实,这是因为登陆月球必须白天进行,否则太阳能电池板是无法工作的;再加上月球上没有大气散射,自然就看不到星星了。
中国的玉兔号在月球背面拍照时,也没有拍到星星。
又有人说了,月球上没有大气,那么美国人插的国旗是怎么飘起来的呢?其实,这是因为国旗的上边有一根塑料支撑,所以该国旗能够展开。
今年正好是阿波罗飞船登陆月球50周年。
当年那面著名的美国国旗,现在怎么样了呢?月球表面的环境很严酷。
因为没有大气,白天特别热,晚上特别冷,而且没有大气遮挡致命的各种射线,所以这面旗子的颜色已经变成了雪白色。
不过,正是因为月球表面没有大气,所以这面国旗不会受到风的影响,也不会倒下。
14、月球上的美国国旗现在怎么样了?据报道(20191231),很多人会觉得50年前能够登月非常不可思议。
因为自从冷战结束以后,人类再也没有载人登月过,所以人们开始怀疑载人登月是否是真的。
即使在网络高度发达的今天,仍旧有些人质疑阿姆斯特朗登月的真实性,甚至还罗列出了非常多的证据;其中最重要的证据是,美国国旗竟然在月球上“飘”动。
美国在月球上的国旗已经有几十年的历史了。
几十年间在月球上接受几百度的温差和太阳高能粒子的轰击,估计已经被“漂白”了。