人类登月50周年:一场科学与政治交织的竞赛 | 科学加

  50年前的今天,“阿波罗”11号着陆在月球表面,人类首次登上月球。长久以来,人类对这颗地球卫星的探索交织着科学与政治……

  文记者 刘辛味 编辑 刘昭

  新媒体编辑吕冰心

  1969年7月20日,“阿波罗”11号宇宙飞船跨过38万公里的征程,着陆在月球表面。2019年是人类登月五十周年,美国航空航天局开展了一系列活动庆祝这个伟大的日子。而新的登月计划也再被提及,NASA有望首次将一名女宇航员送上月球。

  加上此前的签署政策指令,重启登月计划;成立“太空部队”;与多家商业公司合作;计划在月球周围及表面建立永久基地……随着美国一系列月球探索计划的发布,月球探索的热潮重新开启。回望过去,人类对这颗地球卫星的探索交织着科学与政治,不断增进着人类的认知。

  机器打先锋

  月球承载着人类的探索与想象已有数千年。早在苏格拉底之前,古希腊哲学家阿那克萨哥拉就认为月球是一个巨大的球型土块,并认为其反射了太阳的光。后来波斯天文学家通过观测计算了月球直径、月地距离等,达到了相当的精度。到11世纪时,伊斯兰物理学家阿尔哈曾(Alhazen)通过实验证明了月光源自太阳。15世纪,伽利略发明了望远镜,认为月球上存在山脉和陨石坑。

  数百年来,月球遥不可及,直到20世纪中期发生了变化。1957年,苏联成功发射了第一颗人造地球卫星,拉开了美苏太空竞赛的序幕,人们也发现月球真正能成为一个目的地。1959年1月,苏联发射了月球1号(Luna 1)。虽然月球1号没能硬着陆成功,但人类对月球的认识开启了新的篇章。科学设备首次揭示了月球没有磁场,也带回了太阳风存在的证据。

  

  ▲月球1号 NASA)

  接着在9月14日,月球2号成为了人类历史上第一个登陆月球表面的探测器。科学上它带回了更多的关于地球周围范艾伦辐射带的数据,还十分具有政治意义。因为就在第二天,时任苏联领导人赫鲁晓夫访问美国。戴维营会议上,赫鲁晓夫对时任美国总统艾森豪威尔说,“月球2号已将苏联的勋章挂在了月球上”,并亲自赠送给美国总统一枚勋章。太空竞赛,苏联一时占据上风。

  10月7日,月球3号首次拍下了月球背面的照片,覆盖了约70%的面积。尽管这些图片的清晰度非常低,后期科学家还是通过计算机增强模拟,制作了月球背面的地形图。

  美国人也在紧锣密鼓地准备探月活动。实际上,美国第一颗探月飞行器是环绕月球飞行的“先驱者0号”(Pioneer 0)。在1958年8月到1959年3月间,共5艘先驱者探测器升空,前四次均因火箭推力不足而失败。先驱者4号勉强成功,也仅是远距离飞越月球。

  1961年,苏联宇航员尤里加加林乘坐东方号进入太空,成为世界第一位进入太空并实现环绕地球轨道的人,这也让载人航天领域成为了苏美冷战的新战场。此时美国总统肯尼迪上台,宣布了阿波罗计划,承诺在60年代末实现载人登月。为了确保宇航员能够成功着陆并返回,了解月球表面环境,美国提出了徘徊者计划(Ranger program)实现硬着陆,目标是在撞击前拍摄月球表面更清晰的照片。经过了6次失败,1964年,徘徊者7号在撞向月球的17分钟里拍下了超过4000张照片,其中就有云海(Mare Nubium)的照片。徘徊者系列让人们见到了布满月球表面的陨石坑,以及由微陨石击碎了月球岩石表层而形成的一层表岩屑(Regolith)。1965年,徘徊者9号实况直播了冲向阿尔芬斯环形山的图像。

  

  ▲月球10号模型 wiki)

  不过,在登陆方面,苏联再一次取得了领先。1966年2月,苏联月球9号克服了地形障碍,在风暴洋安全着陆,成为第一艘在月球表面软着陆的探测器。2个月后,月球10号完成了首次绕月飞行,探月进程进入新阶段。

  在1966年到1968年间,美国也有与之应对的勘察者计划(Surveyor program),勘察者1号 (Surveyor I)在月球9号软着陆后仅4个月,安全抵达了风暴洋地区。勘察者1号发送回了超过1万张月球表面细节的照片。随后的勘察者任务搜集了月球土壤物理数据,勘察者5号首次进行了月球土壤的化学分析。对月球的表面分析表明,漆黑的月海的成分类似于地球的玄武岩,而第谷环形山附近颜色更亮,铝含量更高。

  美国在探月软着陆成功的同时,他们还希望画出月球地图,找到合适的着陆点为载人着陆准备。1966年到1967年美国共发射了5艘月球轨道环形器 (Lunar Orbiter)系列探测器,获取了分辨率在60米之内的高质量照片1654张,覆盖月面99%,为后续载人登月的着陆点提供了遥感数据。其中月球轨道环形器5号(Lunar Orbiter 5)分辨率高达2米,覆盖了整个月球背面。月球轨道计划的成功让美国人相信阿波罗计划安全性有保障。而苏联也有“探测器计划”(Zond program)为载人登月作准备,从1964年开始的6年时间里发射了15颗探测器,成功5次。

  事实上,由于人类对于月球环境认识有限,运载技术不成熟,早期发射的绝大部分探测器都失败了,成功率不足10%。即使1965年后,探月活动达到了巅峰,发射了80枚探测器,成功率也只有57%。但失败并没有影响美苏两国的太空竞争,反而还愈演愈烈。这些探测器为了人类下一次巨大的飞跃铺平了道路。

  

  ▲美国月球轨道环形器1 号拍摄下的地球,2008年原始图片被修复(下) NASA)

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  (未完)

  

  出品: 科普中央厨房

  监制: 北京科技报 | 科学加客户端

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