登月旅行

登月旅行

1969年7月16日(美国东部时间),星期三,一个万里无云的好日子。上午9点半,庞大的“土星5号”运载火箭一声巨响,载着“阿波罗11号”宇宙飞船徐徐升上太空。150多万激动无比的人们赶到肯尼迪航天中心来观看发射,光是新闻记者就达3500人。随着飞船的升空,帽子、手杖、眼镜、钢笔都被抛上了天空,人们发狂般地跳跃喊叫,“上去了!上去了!”的声音震耳欲聋。远在华盛顿电视机旁的尼克松总统高兴地宣布:4天之后为月球探险的全国共庆日,并提议那天全国放假1天。

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“阿波罗11号”宇航员在月面假设科学仪器

3天后的7月19日下午,飞船到达月球上空,驾驶长柯林斯完成了最后的不允许出现丝毫偏差的轨道调整,使飞船在月球上空15千米处绕月飞行。7月20日,另外两名航天员阿姆斯特朗和奥尔德林登上了名叫“鹰”的登月舱,从飞船出发,随着制动减速火箭,“鹰”沿曲线轨道徐徐下滑,平稳地降落在月面上一个名叫“静海”的平原。经过6个半小时的准备后,身穿航天服的飞船船长阿姆斯特朗打开了飞船舱门,爬出舱口,在5米高的进出口台上呆上了几分钟,仿佛借以安定一下十分激动的心情似的。然后,他慢慢地沿着登月舱着陆架上的扶梯走向月面。为了使身体能适应只有地球1/6的月球重力环境,他在扶梯的每一个台阶上都要稍微停留一下,仅仅9级扶梯竟花费了3分钟。

通过电视,地球上亿万人看到了阿姆斯特朗先是小心翼翼地把左脚踏上月面,然后鼓足勇气将右脚也踏在月面上。

人类终于首次在另一个星球上留下了自己的脚印。此时,阿姆斯特朗手腕上的欧米茄手表指针正好指向晚上10点56分。当他向月面迈出第一步时,通过无线电向整个地球上的人类说出:“对于一个人来说,这只是一小步;但对人类来说,这是巨大的一步。”

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“阿波罗11号”宇航员在月球留下的脚印

19分钟后,奥尔德林也下到月面上来了。他们两人先是在月面上插上了一面美国国旗,然后留下一块金属纪念碑,上面写道:“公元1969年7月,来自行星地球上的人首次登上月球。我们是全人类的代表,我们为和平而来。”在月面停留的2小时21分钟里,他们完成了好几项科学试验,比如用铝箔捕捉从太阳射出的稀有气体,设置测量月面震动的月震仪,安放一块0.186平方米的激光反射镜,用来测量地球与月球的精确距离(现在已知,月球每年以4厘米的速度离地球远去),他们还采集了23千克的月球岩石和土壤。

7月21日,阿姆斯特朗和奥尔德林完成考察任务后,进入登月舱的上升段,与在月球轨道上停留的柯林斯会合后,平安返回了地球。

人类首次登月的壮举,将永载史册。

“阿波罗12号”载人登月飞行的计划和准备工作,几乎是与“阿波罗11号”同时进行的。三名宇航员是指令长康拉德,以及比恩,他们两人被指定进行月面活动;还有一位是戈登,他的任务是留在指令舱里,接应康拉德等。

1969年11月19日美国东部时间晨前1时54分(北京时间同日14时54分),由康拉德和比恩组成的第二批月球探险队,几乎是准确地在预选的地区安全降落,降落点位于风暴洋,东距停在静海里的“阿波罗11号”1.500多千米,距离1967年9月发射到月球上去的无人驾驶宇宙飞船“勘测者3号”很近,走过去就可以了。为了研究月球环境对“勘测者3号”的作用和影响,取得第一手资料,他们卸下了它的一些部件并带回地球。

此外,他们还收集了50多千克的月球岩石和土壤标本,从获取地震信息的角度检查了些月球岩石。他们留在月球上的仪器设备有“第一座核动力科学实验站”,期望它能在一段时间里,把观测和收集到的信息和数据,传回到地球上来。

“阿波罗12号”刚把在月球上采集到的各种标本带回来的时候,它们一点也没有引起人们的特别注意,与以前带回来的相比也没有什么明显的区别。在用辐射计等检验之后,情况有所改变,科学家们发现其中一块柠檬般大小的月岩的辐射强度异乎寻常的大。进一步的研究表明,这块浅灰表面、不甚透明的白色结晶和带深灰条纹的月岩,其所含的铀、钍和钾等元素,竟然比其余月岩要高出20倍。由此而得出的结论是,这块月岩的年龄大约是46亿年,即比已在地球上发现的岩石的年龄都大。科学家们进一步认为,它是在太阳和太阳系天体开始形成的时候,也同时产生和形成了。

这是个极有价值的发现,其意义在于说明了在过去极其漫长的历史阶段,月球表面经受的变化是很小很小的。

“阿波罗13号”在勘测月球飞离地球约33万千米,到达目的地只剩下最后一段路程时,服务舱中存放液氧的箱子发生爆炸,把服务舱炸了一大窟窿。不久,由于服务舱不断漏气,使飞船失去稳定,船身作不正常的滚动,舱内气压急剧下降。氧和水失去大半,严重地威胁着宇航员的生命。

由于飞船已离地球太远,无法直接调头返航,只能先绕过月球之后,再进入一条重返地球的轨道。

首先必需采取的措施是使飞船稳定下来。为此,开动了小型的姿态控制火箭。服务舱遭到了严重的破坏,幸好指令舱和登月舱还完好,于是,登月舱的设备被用来救急。飞船是依靠登月舱的发动机、电源、氧和水等,才得以飞回地球。当飞船抵达离月球只200多千米时,宇航员启动登月舱的下降发动机约31秒钟,使飞船暂时进入绕月球飞行的轨道。飞船转到了月球的另一侧之后,登月舱的发动机再次启动约4分半钟。就这样,“阿波罗13号”终于进入了返回地球的航程,并在返回过程中不断校正航向,“阿波罗13号”终于死里逃生回到地球。

1971年1月31日,“阿波罗14号”轰隆隆地起飞了,三名宇航员是美国海军的谢泼德和米切尔,以及空军的罗塞。作为在月面上进行科学实验和活动的第五和第六位宇航员,他们分别在月面上各活动了2次,每次都在4小时以上。一辆特别设计的手推车,使他们在崎岖不平的弗拉·摩洛地区走出了5千米,并收集到50来千克的月岩和土壤样品。

他们也在月球上装置了一座核动力科学实验站,竖立了激光反射器和测量太阳风的仪器。他们曾想攀登上一座高大环形山的顶端,但是,没有能实现。

1971年7月26日,“阿波罗15号”宇宙飞船发射成功,船组人员也是由三名宇航员组成,他们是斯科特(曾是“阿波罗9号”飞船船组成员)、欧文和沃登。斯科特和欧文乘坐的登月舱降落在雨海边缘、亚平宁山脉附近的一处叫哈德利沟的地方。沃登则一直滞留在绕月轨道的指令舱内,关注着登月舱的下降和上升,迎接斯科特等的归来。

此外,“阿波罗15号”第一次把一辆月球车带到了月球上。月球车重200多千克,靠蓄电池驱动。从它的模样和大小看起来,它很像是沙漠中的一个大甲虫。

由于装备上的改进,大大延长了宇航员们在月球上的停留时间。斯科特和欧文在月面的停留时间超过了66个小时。其间,他们3次走出登月舱,在月面上活动了18小时以上,为“阿波罗14号”宇航员舱外活动时间的2倍多。月球车使他们在月面上的活动更加方便,他们总共行驶了28千米,收集到各类岩石和土壤标本70多千克。

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“阿波罗15号”宇宙飞船登月

宇航员们在哈德利地区活动的成果是丰硕的,他们收集到的标本之多,是前所未有的。月球车上装有一套电视摄像设备,它使地球上的人们随着月球车的活动,与宇航员们一起经历月球上的颠簸、险境,和逼真地欣赏到月面绮丽景色。宇航员们在哈德利沟地区附近,惊人地发现月球土壤是由好些层构成的,在一处深挖3米的地方,竟可以分出58层。

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“阿波罗15号”拍摄的月球表面

“阿波罗15号”所获得的月震资料表明,在月球南半部第谷环形山以西、大致月面以下900来千米的深处,存在着一个震源。据推测,在那个深度,在一处袋形地区,集中着处于熔融状的岩浆,其直径至少有好几十千米,正是由于它的活动,产生出月震。“阿波罗16号”飞船的三名宇航员是约翰·杨、杜克和马丁利。飞船于1972年4月16日发射成功,目的地是月球赤道附近的笛卡尔高地。据认为,这个高地的面貌在好多方面都与月背的情况颇相像。与“阿波罗15号”一样,这次飞行也带了一辆月球车供月面交通之用。约翰·杨和杜克在月面上总共停留了73小时,其中在舱外活动的时间为20小时又1刻钟,安装仪器设备,进行现场探测和收集标本。此外,高质量的月球车为宇航员们提供了良好的服务,是他们的好帮手,它带着宇航员在崎岖不平得厉害的月面上,来回奔走了约27千米。

“阿波罗16号”飞船共收集了95千克左右的月球岩石和土壤,它们被送回地球之后都由科学家们作了仔细的观察、检验和分析。对30多个土壤样品进行分析的结果,发现它们的组成成分中,碳占了很大比例。在这些样品以及早些时候采集的标本中,都发现了原始的有机物。虽然不能由此得出结论,说它们与地球上的生命起源有关。

“阿波罗17号”宇宙飞船的发射,可以看做是美国空间探测计划一个阶段的结束。这次肩负探测任务的三宇航员是:塞尔南、伊文思和施密特。与塞尔南一起踏上月面的施密特,是位职业地质学家,也是对月面进行实地考察的第一位专业科学家。

这最后的一艘飞船降落在澄海东南边缘附近的一处比较平坦的地方。这里是一处山谷中的平地,其南面是高2000多米的山,北面的山较低,但也有1500米左右。降落在静海里的第一艘载人登月飞船——“阿波罗11号”,就在它南面700多千米处。

“阿波罗17号”是在1972年12月11日发射的,5天后抵达目的地。它也带了一辆月球车,是带到月球上去的第三辆月球车。这是一辆经过改进了的月球车,它可以用于记录月球表重力及其变化和测量月面的一些其他性质。宇航员们在月面的停留时间接近75小时,其间曾3次在登月舱外活动,每次都在7小时以上,使得在月面活动时间达到破纪录的22小时。宇航员们最远曾走到离降落点7千米多的地方。这也是前所未有的。月球车一共在月球上走了37千米的路程。

如果把比较完整的月球信息看做是一条锁链的话,那么在此之前的探测和研究,已经获悉了这条锁链的一些环节,而还缺少另外一些环节。“阿波罗17号”的主要任务就是去寻找和补齐这些环节。为了完成这项任务,飞船携带了一些新的装备并进行了一些更高级的实验项目。宇航员们利用各种新的手段探查了月面以下深处的地层情况,测量了月球的重力,根据月震记录研究了月球的“脉搏”,以及分析了大气中的气体成分。

“阿波罗17号”宇航员们在月球上的最有价值的发现之一,是月面的橘黄色土壤。有人认为这是由于火山爆发时喷出的挥发性气体以及氧化铁之类的物质。但进一步的检验发现,它的颜色主要来自它所含的90%以上的玻璃质,而并非来自铁。此外,月球土壤的年龄据测算约为38亿年,也许在此后的月球火山活动中,它只是没有结成板块而已。

1972年12月19日,随着“阿波罗17号”飞船在南太平洋安全溅落的“卜通”声,宣告了史无前例的“阿波罗”探月计划的结束。从第一批宇航员登上月球到这次溅落,总共历时3年半。不论从哪方面来看,整个探测工作仅仅只是开了个头,还只是“序曲”,大量的工作还等待着去做。对已经取得的大量资料进行分类、整理、编目、观察、分析、评价和再评价等等,也许会使科学家们忙上好几十年。举个例子来说,从月球带回来的381千克岩石和土壤标本样品,只有一部分得到了充分的检验和研究。总而言之,要解决那么多的月球难题,还需要相当时间。

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“嫦娥一号”奔向月球

2007年10月24日在西昌卫星发射中心我国首颗绕月人造卫星——“嫦娥一号”月球探测卫星由“长征三号甲”运载火箭成功发射升空。运行在距月球表面200千米的圆形轨道上执行科学探测任务,我国成为世界第五个发射月球探测器的国家,圆了华夏赤子千年来的登月梦。

“嫦娥一号”是我国自主研制并发射的首个月球探测器,主要用于获取月球表面三维影像、分析月球表面有关物质元素的分布特点、探测月壤厚度、探测地月空间环境等。

2007年11月26日,“嫦娥一号”卫星传回了珍贵的第一幅月面图像。

2009年3月1日16时13分,“嫦娥一号”卫星在控制下成功撞击月球。为我国月球探测的一期工程,画上了圆满句号。

“嫦娥一号”首次月球探测极为出色地完成了四大科学任务:

(1)获取月球表面三维立体影像,精细划分月球表面的基本构造和地貌单元,进行月球表面撞击坑形态、大小、分布、密度等的研究,为类地行星表面年龄的划分和早期演化历史研究提供基本数据,并为月面软着陆区选址和月球基地位置优选提供基础资料等。

(2)分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点,主要是勘察月球表面有开发利用价值的钛、铁等14种元素的含量和分布,绘制各元素的全月球分布图,月球岩石、矿物和地质学专题图等,发现各元素在月表的富集区,评估月球矿产资源的开发利用前景等。

(3)探测月壤厚度,即利用微波辐射技术,获取月球表面月壤的厚度数据,从而得到月球表面年龄及其分布,并在此基础上,估算核聚变发电燃料氦-3的含量、资源分布及资源量等。

(4)探测地球至月球的空间环境。月球与地球平均距离为38万千米,处于地球磁场空间的远磁尾区域,卫星在此区域可探测太阳宇宙线高能粒子和太阳风等离子体,研究太阳风和月球以及地球磁场磁尾与月球的相互作用。