2025年1月,美日联合探月计划将迈出重要一步,美国“蓝色幽灵号”探测器和日本“坚毅号”探测器将一同飞向月球。
这是美国在50多年后第三次尝试重返月球,也是他们的第二次联合发射任务。
美国的前两次探月尝试并不完美,技术退步与资金短缺让美国的登月之旅受挫。
这一次,他们会带着什么新技术?
美国登月的辉煌时代,最早要追溯到1969年的阿波罗计划,那是人类历史上的壮举。
但自1972年阿波罗17号任务结束后,美国的月球探索几乎陷入停滞,直到2024年,美国才重新启动两次无人探测任务。
遗憾的是,两次任务结果都不理想。
2024年8月,“游隼1号”发射升空,计划降落在月球格洛特胡森伽马山,这是一片独特的火山地貌区域,科学意义非凡。
在过程中,推进系统的氧化剂罐发生了破裂,导致登陆器失去控制,太阳能电池板无法正常工作,最后整个探测器在大气层中烧毁。
这是美国自阿波罗计划以来首次重返月球的“滑铁卢”。
同年2月,“奥德修斯号”探测器的表现稍好一些。
它成功进入月球轨道,并在月球表面实现软着陆,但着陆并不完美。由于导航设备故障和激光测距仪失灵,探测器偏离了预定着陆点,在月球倾斜的地形上倾倒。
虽然探测器回传了月球表面的清晰图像,并维持了13分钟的无线电通信,但它的六条着陆腿因角度问题未能发挥作用,失去了返回地球轨道的能力,只能躺在月球表面。
两次任务失败让美国的探月计划饱受质疑,也说明了美国技术退步的问题。
面对连续的挫折,美国并没有放弃。
2025年的“蓝色幽灵号”任务成为他们重返月球计划的关键一步。
这次,美国与私人航天公司萤火虫太空公司合作,由后者负责探测器的研发工作。这家公司位于得克萨斯州,因低成本、高效率的航天技术逐渐有了名气。
虽然“蓝色幽灵号”是私人企业的产品,但NASA在设备测试和技术支持方面提供了帮助,并通过CLPS(商业月球有效载荷服务)计划为其任务提供了科学支持。
“蓝色幽灵号”的技术亮点主要集中在探测器的科学仪器和创新设计上。它配备了静电防尘设备,这是一项专门为应对月球尘埃而开发的技术。
月尘是探月任务中一个长期存在的难题,它们极为细小、粘附性强,对设备表面和关键部件会造成不可忽视的损害。
这套静电系统能够利用电场有效清除设备表面的尘埃颗粒,为后续任务提供保障。
此外,探测器还配备了一台真空吸尘器,用于采集月尘样本,并将其储存供后续研究。
另一项引人注目的设备是月球反射器,它能够精确测量地月之间的距离,为科学家研究月球内部结构和地月相互作用提供宝贵的数据。
“蓝色幽灵号”的目标区域是月球的危海,这是一片玄武岩大平原,也是月球正面较为孤立的区域之一。危海的地质特征包括质量瘤、皱岭和撞击坑,但地形相对平坦,适合着陆。
这片区域在历史上多次被探测器光顾,例如,1972年苏联的月球20号曾成功在危海着陆并带回月壤样本;1976年,苏联的月球24号还从月壤深处取回了宝贵的样本。
美国这次选择危海,显然是希望降低着陆难度,同时进一步探测这片区域的地质构造。
根据计划,“蓝色幽灵号”将在发射后第45天到达危海区域,进行长达两周的科学任务。
由于探测器只能在月球白昼的14天内存活,因此时间窗口非常紧张。它需要在短时间内完成尘埃采样、表面数据采集以及设备测试等任务。
而这次任务中最受关注的一项实验是SCALPSS立体相机的应用,它将在着陆过程中实时记录探测器发动机喷流与月尘的相互作用,并分析尘埃移动的轨迹。
这些数据对未来载人任务的着陆和起飞设计具有重要意义。
同时,与“蓝色幽灵号”同行的日本探测器“坚毅号”也备受期待。
坚毅号是日本ispace公司开发的第二款探月探测器,设计更为谨慎,吸取了2023年首次登月失败的经验。这次,它将通过低能量转移轨道抵达月球,以节省燃料并减少故障风险。
坚毅号搭载了一辆小型月球车以及数个实验设备,计划为NASA提供月球样本采集服务。这种国际合作不仅降低了任务成本,也为未来探月任务树立了新的合作模式。
登月技术一直是航天领域的顶尖挑战,尤其是着陆阶段的复杂性,堪称所有任务的“生死线”。
探测器需要在短时间内完成减速、调整姿态、悬停和缓速接近等操作,而月球的重力仅为地球的六分之一,这使得任何微小的误差都会被放大。
更糟的是,月球表面没有大气层,无法使用降落伞进行减速,探测器只能依靠反推力完成软着陆。这种动态适应的匹配要求极高,稍有不慎就会导致探测器失控。
即便成功着陆,月球极端的温差和真空环境也会对探测器的电子设备和能源系统造成巨大考验。可以说,每一次成功着陆都是航天技术的全面胜利。
这次任务能否成功,不仅关乎美国重返月球计划的成败,也将为未来载人登月任务提供数据支持。如果蓝色幽灵号成功完成任务,美国的阿耳忒弥斯计划将迎来新的希望。
反之,这次失败可能会进一步拖累美国的探月进程,让他们在全球航天竞争中失去更多优势。
未来已至,2025年1月将是验证美国探月实力的关键节点。
我们拭目以待,期待“蓝色幽灵号”在月球上创造属于人类的又一项奇迹。
参考资料:
载人登月计划新动向:俄美相继推迟 日印合作推进——新民晚报2025-01-06 08:20
2025世界航天:奋勇争先 力求突破——中国航天报社有限责任公司2025-01-06 19:53