空间探测的兴起和发展

第一节 空间探测的兴起和发展

一直以来,人类都对浩瀚的太空充满了向往,在产生无限遐思的同时,也盼望有朝一日能够借助某种工具,去探测隐藏在其中的奥秘,但限于当时的科技条件,这个愿望从古代一直持续到了近代也没有真正得到实现。

真正有意义的行动始于1783年施放的第一个升空气球,但由于当时的技术条件所限,气球不可能上升很高,探测的局限性很大。第二次世界大战后发射的V - 2探空火箭,最高也只达到约160千米的高度。20世纪50年代,由大量的地面台站、气球和火箭等组成全球协同的观测体系,但并未取得突破性成果。

1957年10月4日,第一颗人造地球卫星发射成功,人类从此跨进了宇宙空间的大门,开始了空间探测的新时代。在随后的30多年间,人类不断对月球、行星和行星际空间进行有成效的探测,探测领域不断扩大。

空间探测器就是对月球和月球以外的天体和空间进行探测的无人航天器,又称深空探测器或宇宙探测器,是空间探测的主要工具。

空间探测的主要目的是:了解太阳系的起源、演变和现状;通过对太阳系内的各主要行星的比较研究进一步认识地球环境的形成和演变;了解太阳系的变化历史;探索生命的起源和演变。

1959年1月,苏联发射了第一个月球探测器—— “月球1”号,此后美国发射了“徘徊者”号探测器、月球轨道环行器、“勘测者”号探测器和“阿波罗”号飞船。

20世纪60年代,美国和苏联发射了多种行星和行星际探测器,分别探测了金星、火星、水星、木星和土星,以及行星际空间和彗星。

进入21世纪,世界各主要航天国家纷纷出台自己的空间探测战略和规划,美国先后出台了“新太空计划”和“全球探测战略” ,将空间探索的目标明确地指向重返月球和登陆火星;欧空局的“曙光女神”计划,也提出在2033年左右登陆火星;日本和印度的月球探测器则分别于2007年和2008年成功发射。

近几年有影响的空间探测活动主要有: 2003~2006年,欧洲“智慧-1”号( SMART -1)月球探测器对月球进行探测,并成功撞击月球;美国的“勇气”号和“机遇”号探测器于2004年先后登陆火星,对火星进行了详细勘察;欧洲“惠更斯”探测器于2005年成功地在土星的第六颗卫星(土卫六)上实现了软着陆探测; 2005年,美国的“深度撞击”号( Deep Impact)探测器经过4. 31亿千米的飞行后,成功撞击“坦普尔- 1”彗星,并首次获取了大量彗核碎片信息。此外,美国还向水星、金星、冥王星等发射了多种探测器。

目前,国际空间探测活动异常活跃,世界空间探测已进入全面发展的新时代。

首先,空间探测已趋向多元化,而不再是美俄等一两个国家独霸空间探测领域。欧洲正迅速崛起,不仅连续发射成功火星探测器、月球探测器和彗星探测器,而且还将发射金星和水星探测器,并在2004年初宣布了其庞大的“曙光”空间探测计划,向美国“叫板” ,计划在2030年左右把人送上火星。中国和印度也将在空间探测方面占有一席之地。中国于2004年初正式开始实施“嫦蛾”探月工程,2007年发射首颗探月卫星。

其次,探测技术水平大幅度提高。例如, “勇气”号和“机遇”号的性能远高于1997年首次在火星上行驶的“旅居者”号火星车,实现了对火星较大范围的移动考察,代表了火星探测的重要阶段。经过13个月的飞行,欧洲“智慧-1”号月球探测器于2004年11月15日进入绕月轨道,从而表明,这个世界第一个联合使用太阳能电推进系统和月球引力的空间探测器达到了预期的效果,此举对未来航天技术的发展产生重要作用。在经过长达约7年、航行35亿千米的星际历程之后,价值连城的世界首个土星专用探测器“卡西尼” ,终于在2004年7月1日进入土星轨道,它已发回不少很宝贵的图像,并在12月25日向土卫六表面释放“惠更斯”着陆器。

另外,彗星探测成为“新宠” 。2004年1月,飞行已久的美国“星尘”号彗星探测器与“怀尔德2”号彗星交会,并在离彗核很近的距离用密度极低的氧化硅气溶胶首次获取彗核物质。这是人类首次把除地球的卫星——月球以外的样本送回地球,也是“阿波罗”计划后的首次样品回送任务。这些样品可为宇宙形成和地球生命起源的研究提供重要线索。欧洲空间局在2004年3月2日发射了其第一个彗星探测器“罗塞塔” 。它将经过10年的长途跋涉进入“楚留莫夫-格拉西门克”彗星轨道,并向该彗星释放着陆器,这在人类航天史上也是前所未有的。

从目前人类的科学认识、技术水平和经济条件等方面综合考虑,在可以预测的将来,空间探测重点仍将是月球和火星。月球探测的战略目标是建设月球基地,开发和利用月球的资源和能源与特殊环境,为人类社会的可持续发展服务。欧洲的“智慧-1”号计划、中国的“嫦娥1号”计划和印度的月球探测计划等,均以月球资源探测为主要目标。21世纪前20年将掀起人类探测火星的新热潮,它是人类开展深空探测的关键性步骤。