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時隔47年再次發射月球探測器,俄羅斯欲重振探月雄風

2023-08-11 15:33:04      來源:揚子晚報

8月11日,俄羅斯“月球-25”號探測器發射升空。如果一切順利,該探測器計劃在8月21日軟著陸在月球南極地區,這是蘇聯/俄羅斯時隔47年再次發射月球探測器。

雖然“月球-25”號探測器是蘇聯探月工程任務的延續,但卻是俄羅斯研制的首個月球探測器。那么,“月球-25”號探測器有什么特點?俄羅斯未來探月計劃如何規劃?


(資料圖片僅供參考)

“月球-25”號探測器是蘇聯解體后俄羅斯發射的首個月球軟著陸探測器。

俄想緊跟世界探月大潮

近年來,中國、美國、印度和日本等國家相繼開展了一系列月球探測計劃,其中,中國研制的“嫦娥五號”探測器成功實現了采樣返回任務,美國的“阿爾忒彌斯”計劃也擬在未來幾年實施載人登月任務,印度發射的“月船三號”探測器已經進入地月軌道,并計劃8月23日實施軟著陸月球。

除上述“國家隊”外, 世界民營航天企業的探月熱情也非常高漲,但基本上都以失敗告終。2019年2月,以色列民營機構主導的“創世紀”號首開世界民營航天企業/機構奔月之旅,但探測器在著陸時墜毀。今年4月,日本太空初創企業iSpace公司研制的“白兔-R”號著陸器,因為軟件問題在離月面約89米高度與地面失去聯系,導致計劃中的軟著陸變成了硬著陸。

俄羅斯一直將月球作為深空探測的首選目標,蘇聯時期一共實施了60多次探月任務,發射了“月球”、“宇宙”等系列探測器。

在1959年至1976年的第一次美蘇月球探測競賽潮中,蘇聯發射了24個月球著陸探測器,其中18個完成任務,經歷了飛越、硬著陸、環繞、軟著陸和取樣返回等階段,創造了人類多個重大航天成就。例如,“月球-1”號探測器是人類歷史上首個飛越月球的探測器,“月球-3”號探測器首次獲得月球背面照片,“月球-9”號探測器第一次在月面軟著陸,“月球-16”號探測器成功實現第一次月球無人采樣返回。

在本輪探月熱潮中,印度近期發射了“月船三號”,俄羅斯和印度的探測器都將在本月軟著陸,結果如何,我們可以拭目以待。

1976年,“月球-24”號探測器成功軟著陸在月面危海地區,鉆采并帶回了170克月巖樣品,此后蘇聯就再也沒有實施過月球探測任務。1998年10月,俄羅斯科學院院士加利莫夫在莫斯科國際月球探測會議上再次提出月球探測計劃,但由于當時預算不足,“福布斯-土壤”火衛一探測器和“光譜”系列天體物理觀測臺被列為更高優先級任務,月球探測計劃只能暫時被擱置。

進入新世紀后,隨著俄羅斯國力復蘇和重塑大國形象的戰略需要,開始重啟月球探測與開發計劃,并在制定任務架構、明確科學目標、推動技術發展等方面全力推動計劃實施。俄羅斯政府和主責機構相繼簽署和發布了中長期航天政策與實施計劃,先利用無人航天器開展月球探測,以便為后續載人登月、建設月球基地等遠景目標奠定技術基礎。

根據《2016-2025年聯邦航天規劃》,俄羅斯將在2025年前完成包括實施“月球-25”號探測器在月球南極軟著陸,“月球-26”號探測器繞月探測和“月球-27”號探測器在月球南極著陸巡視等任務。

此次俄羅斯在蘇聯中斷月球探測47年后發射的“月球-25”號探測器,算得上是蘇聯時期探月任務的延續,也是俄羅斯實施探月工程的第一步,肩負著驗證俄羅斯新時期月球軟著陸技術的重任。

用于發射“月球-25”號探測器聯盟-2.1b運載火箭。

對俄意義重大的探測器

“月球-25”號探測器由俄羅斯拉沃契金公司負責研制,發射質量1600多千克,設計壽命1年。該探測器攜帶有月球紅外光譜儀、中子-伽馬頻譜儀、無線電信標機、氣體復合分析儀和激光質譜儀等在內的8種探測設備,科學數據無線傳輸速率為128比特/秒,圖像傳輸速率不低于64千比特/秒。同時,“月球-25”號探測器的計算機系統與俄羅斯“格洛納斯-K”新一代導航衛星系統相似,足以完成科學成果解算。

需要說明的是,歐空局原計劃在“月球-25”號探測器上安裝PILOT-D相機用于進行技術驗證,并將其作為PILOT導航系統光學器件的原型機,用于保障航天器在月表的精準和安全著陸。2022年2月俄烏沖突爆發后,歐空局終止了與俄羅斯在月球探測器任務上的合作,并要求俄羅斯歸還屬于歐空局的設備。

該探測器原定于2016年發射升空,但由于缺乏資金和遇到一些技術問題推遲至2022年發射。隨后,科研人員發現該探測器的速度和飛行距離測量儀不符合探月任務的技術要求,再次推遲到今年6月發射,而后又因為工程進度等原因推遲到現在才發射。

按照計劃,“月球-25”號探測器將在8月16日進入近月軌道,然后利用5天時間從橢圓環月軌道變軌為近圓環月軌道,于8月21日實施月球軟著陸。該探測器的目標是成為世界第一個在月球南極地區實現軟著陸的航天器,首選著陸區位于博古斯拉夫斯基環形山以北,備選著陸區在曼齊尼環形山西南處。首選著陸區的最大空間分辨率為2米,備選著陸區的最大空間分辨率為30米,且探測器降落在備選著陸區的時間將比首選著陸區晚2天左右。

根據俄羅斯國家航天集團公司發布的消息,“月球-25”號探測器的主要任務是操練環極地區軟著陸的基礎技術,并對月球南極地區的特定區域進行接觸研究,包括測試軟著陸技術,在月球南極地區尋找水的痕跡,研究月球兩極地區的化學組成。同時,該探測器攜帶的探測設備也將對月球兩極散逸層的塵埃等離子體進行研究。

除了科學任務外,“月球-25”號探測器的目的還在于檢驗工程體系,整合技術資源,培養和鍛煉人才隊伍。同時,該探測器還承擔著為俄羅斯測試在月球極區軟著陸、精準著陸、極地通信等技術的重任,并為俄羅斯今后建造月球基地的選址提供依據。因此,“月球-25”號探測器對俄羅斯航天事業發展的意義重大。

俄羅斯計劃在2028年發射的“月球-27”號探測器。

后續探月計劃已經提上日程

從目前俄羅斯公布的月球探測計劃看,一共分為四個階段實施:第一個階段的目標是驗證月球極區著陸技術和工作環境,開發月球探測所需的關鍵技術,研制地-月往返運輸系統等;第二個階段將實施月球極區土壤采樣返回,開展極區自然環境綜合性研究,啟動載人登月任務準備工作;第三個階段將全面開展月球科學實驗,建立月球自動站系統和射電天文觀測設備,開發生命保障系統,建設可容納10人以上的月球基地;第四個階段是月球基地進入全面運行階段。

“月球-25”號探測器作為俄羅斯探月計劃第一階段的開始,以發展月球科學為主要目標,解決地月間運輸系統、長時間無人照料月面基站運行等工程技術問題,以及極區月面資源等科學問題,為未來在月面建立有人駐留基地和繼續開展深空探測提供技術驗證和必要條件。因此,俄羅斯的航天和深空探測部門本著鍛煉磨合科研團隊的目的,開展了具有月面軟著陸特點的“月球-25”號探測器任務。

2027年計劃發射的“月球-26”號探測器質量為2250千克,將攜帶13種有效載荷設備,設計壽命3年。該探測器將不著陸月球,而是在軌道上對月球進行測繪和遙感,開展宇宙線和超高能中微子等方面的研究。

2028年計劃發射的“月球-27”號探測器質量為2200千克,設計壽命1年。該探測器裝備高靈敏度儀器,用以測量月球南極地區的土壤溫度,其主要科學目標是探測月表水冰,研究月表磁異常現象和行星際介質對月表產生的影響,研究月表下2米深月壤的礦物學、化學、同位素組成和研究月壤熱能等物理特性,其著陸區域今后還將成為俄羅斯建造月球基地的首選。

在此之后發射的“月球-28”號探測器將是俄羅斯實施載人登月前的最后一個無人探測器,也是俄羅斯探測月球計劃中的首個返回式航天器。屆時,探測器會采集月表地下2米深處的月壤,然后將其樣本送回地球。

總之,“月球-25”號探測器成功發射只是萬里長征的第一步,該探測器能否成功軟著陸在月球南極地區才是關鍵,也關系到俄羅斯后續的月球探測計劃能否如期進行,所以,該探測器能否實現既定目標要等到10天后才能揭曉答案。

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