以色列月球探測器

以色列非營利機構(gòu)太空登陸組織宣布，定于本月21日在美國佛羅里達州卡納維拉爾角發(fā)射“創(chuàng)世紀”號月球探測器。

月球探測器的主要用途就是代替人進行科學考察、獲取信息。通過月球車，可實現(xiàn)勘探地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造、地形等，還可以安放地震儀記錄月球的月震以及小行星對月球的撞擊情況，最終了解月球的現(xiàn)狀和演化。

“創(chuàng)世紀”號探月器質(zhì)量585千克，高大約1.5米，將搭載美國太空探索技術(shù)公司“獵鷹9”火箭升空。美國有線電視新聞網(wǎng)報道，它的“奔月之旅”行程大約650萬公里，耗時大概7周，著陸時間定在4月11日。

“創(chuàng)世紀”號屆時將傳回月球表面照片并做月球磁場實驗。法新社報道，“創(chuàng)世紀”號的登月任務(wù)控制中心設(shè)在以色列特拉維夫附近。

如果成功，這將是首個在月球著陸的由私人資助的飛行器；也將使以色列成為繼前蘇聯(lián)、美國和中國之后，第四個在月球上有著陸器的國家。

1959年，蘇聯(lián)向月球發(fā)射“月球2號”探測器；1962年，美國“徘徊者4號”探測器登月。只是，這兩臺探測器都在月球表面“硬著陸”，即撞擊月球。蘇聯(lián)和美國1966年相繼成功發(fā)射軟著陸月球探測器。2013年，中國嫦娥三號探測器登月，中國成為第三個實現(xiàn)月面軟著陸的國家。

如果“創(chuàng)世紀”號成功登月，以色列將成為第4個實現(xiàn)月面軟著陸的國家，同時將是全球第一家私營企業(yè)以迄今最少的項目預算、讓最小的月球探測器實現(xiàn)月面軟著陸。

這艘相當于洗衣機大小的探測器名為“創(chuàng)世紀”（Beresheet），裝備有測量月球磁場的儀器，并攜帶了一個微雕有《圣經(jīng)》的小金屬圓盤。它將于晚上20:45從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射升空，踏上長達數(shù)周的太空之旅，計劃于4月11日抵達并降落于月球表面。

“創(chuàng)世紀”號由非營利組織以色列太空登陸組織（SpaceIL）和國有的以色列航空航天工業(yè)公司聯(lián)合研制。

在“獵鷹9”號升空約30分鐘后，“創(chuàng)世紀”號將從火箭分離，進入海拔約6萬公里的轉(zhuǎn)移軌道。分離后2分鐘，探測器將向位于以色列耶胡德的任務(wù)控制中心發(fā)出第一條信息。然后，它將進行大約兩個月的獨行之旅，在月球上著陸后，將測量月球的磁場并對月球隕石坑進行研究。

“創(chuàng)世紀”號項目耗資大約1億美元，以私人捐款方式籌集。

以色列太空登陸組織2011年創(chuàng)建，最初目的是參加獎金3000萬美元的谷歌月球X大獎賽。獲獎條件是私營企業(yè)探測器成功登月，朝任意方向移動500米并傳回現(xiàn)場高清視頻。

以色列航天計劃負責人阿維·布拉斯貝格爾說，他希望SpaceIL能在以色列創(chuàng)造一個類似于“阿波羅效應(yīng)”的“創(chuàng)世紀效應(yīng)”，在新一代中推廣和弘揚科學。

由于5家參賽企業(yè)都沒能在最后期限前完成任務(wù)，谷歌公司2018年1月叫停大獎賽。但以色列太空登陸組織決定挑戰(zhàn)到底。

當然，這一探測器并非SpaceX此次發(fā)射任務(wù)中的唯一有效載荷，隨同升空的還有一顆名為S5的實驗性軍用衛(wèi)星，屬美國空軍研究實驗室所有。它將在地球靜止軌道上運行，用于測試空間態(tài)勢感知。

SpaceIL創(chuàng)建于2011年，最初是為了競爭“谷歌月球X大獎”（Google Lunar X Prize），此大賽要求私人公司讓航天器在月球上著陸。盡管在2018年競賽結(jié)束時無人獲勝，但參與公司表示，他們將繼續(xù)推進自己的研究。

一、什么是月球探測器？深空探測器？ 

昨夜，月全食“紅月亮”一定刷爆了朋友圈，宇宙奇妙令人觀止，月球及其以外的天體和空間對我們來說真是神秘而不可測。由于人類無法親身近距離觀測到它們，于是制造了一系列無人航天器為我們代勞，這些航天器就稱為“深空探測器”，又稱“空間探測器”，包括月球探測器、行星和行星際探測器、太陽探測器等。

探測的主要目的是了解太陽系的起源、演變和現(xiàn)狀；通過對太陽系內(nèi)的各主要行星的比較研究，進一步認識地球環(huán)境的形成和演變；了解太陽系的變化歷史；探索生命的起源和演變。

空間探測器實現(xiàn)了對月球和行星的逼近觀測和直接取樣探測，開創(chuàng)了人類探索太陽系內(nèi)天體的新階段。探測器離開地球時必須獲得足夠大的速度才能克服或擺脫地球引力，實現(xiàn)深空飛行。探測器沿著與地球軌道和目標行星軌道都相切的日心橢圓軌道運行，就可能與目標行星相遇，或者增大速度以改變飛行軌道，可以縮短飛抵目標行星的時間。

深空探測器與人造衛(wèi)星同屬于無人航天器，在技術(shù)上有許多相同的地方，但也有其自身的特點和要求，主要體現(xiàn)在以下三個方面：

A）在能源方面，由于它遠離太陽，很難再依靠太陽能保證有效載荷正常工作，因此多采用核能產(chǎn)生電能。

B）在通信方面，由于離地球距離更遠，要求通信系統(tǒng)的可靠性更高。

C）在控制和導航方面，深空探測器飛離地球幾十萬到幾億千米，速度大小和方向稍有誤差，到達目標行星時就會出現(xiàn)很大偏差。因此就需要更加先進可靠的精確控制和導航系統(tǒng)。有的探測器還具有自主姿態(tài)控制能力。

人類在深空探測領(lǐng)域成就幾何啊？

在行星際探測方面，過去40年來，美國、前蘇聯(lián)、歐洲航天局及日本等先后發(fā)射了100多個行星際探測器，既有發(fā)向月球的，也有發(fā)向金星、水星、火星、木星、土星、海王星和天王星等各大行星的，還有把“鏡頭”指向我們地球及周邊環(huán)境的。通過這些深空探測活動所得到的關(guān)于太陽系的認識大大超過了人類數(shù)千年來所獲有關(guān)知識總和的千萬倍。

在天文觀測方面，今天人類已把各個波段的天文衛(wèi)星送入太空，其中較大的有美國的伽馬射線觀測臺、先進X射線天體物理設(shè)施、紅外望遠鏡設(shè)施、“哈勃”空間望遠鏡等4項，其中以“哈勃”空間望遠鏡最引人矚目。

我國在深空探測領(lǐng)域怎么樣呢？

2000年11月，中國發(fā)表了《中國的航天》白皮書，正式提出將“開展以月球探測為主的深空探測的預先研究”。

2007年11月6日，中國第一顆探月衛(wèi)星——嫦娥1號邁出深空探測第一步，抵達38萬公里外的月球，最遠完成了1個地月距離。

2011年11月9日，中國第一顆火星探測器——螢火一號探測器跟隨俄羅斯的火星探測器“福布斯”飛赴火星。承擔發(fā)射任務(wù)的“天頂”號運載火箭，將中俄聯(lián)合探測器送至圓形地球停泊軌道；在停泊軌道上飛行2圈后將轉(zhuǎn)移到過渡橢圓軌道上，飛行1圈后被送入地火轉(zhuǎn)移軌道；探測器在轉(zhuǎn)移軌道上經(jīng)過10—11個月的巡航段飛行后到達環(huán)繞火星軌道。

2013年1月5日23時46分，在北京航天飛行控制中心精確控制下，嫦娥二號衛(wèi)星深空探測成功突破1000萬公里，標志著中國深空探測能力得到新的躍升。這是中國航天史上航天器飛行距離最遠的一次“太空長征”。

看完了有關(guān)月亮探測、深空探測的科普，是不是有心動想有朝一日化成嫦娥奔月而去，相信隨著中國太空長征的發(fā)展，此日可期待！

二、月球究竟有什么可探測的？ 

1966年2月3日，蘇聯(lián)“月球9號”探測器首次在月面上實現(xiàn)軟著陸，并發(fā)回在月球表面拍攝的照片。今天我們就來說一說，我們?yōu)槭裁匆綔y月球。

月球是一顆充滿神奇的星球。月球上的每一塊砂石、每一道山谷都隱藏著難解的密碼。

人類天生不安分，總想知道天上的秘密，特別是自己的近鄰月球。古往今來，地球人對這個白天隱身、夜晚亮相，距離自己最近的尤物充滿了好奇。人類在遠古時期，便有了關(guān)于月球的遐想和神話，有了情感寄托的宿體和對象。直到近代，確切地說是在1609年，意大利人伽利略受荷蘭人的啟發(fā)，制作了一臺折射式天文望遠鏡，籍此比較清楚地觀察月球起，人類才開始了理性意義上對月球的科學探索。

世界各國對月球探測的目的大同小異，基本分為兩個方面。

一方面是科學目標。比如，對月面進行全球性的遙感調(diào)查，獲取月球表面的三維影像；進行月面形貌和地質(zhì)構(gòu)造的研究；分析月球表面元素含量和物質(zhì)類型的分布特點；調(diào)查月表物質(zhì)成分和可利用資源等。其目的都是探索如何開發(fā)月球資源和從新的平臺上研究太陽系的起源與演化。

另一方面是工程目標。比如，研制和發(fā)射大推力運載火箭及月球探測器，突破地月飛行技術(shù)，遠距離航天器測控和通信技術(shù)，環(huán)月飛行技術(shù)，月球遙感技術(shù)，月面軟著陸和巡視勘察技術(shù)，月面自動采樣和返回技術(shù)，以及月球基地建設(shè)技術(shù)等。

三、100多個人類探測器都未曾到過月球“背面”？為什么中國能做到 

昨天，嫦娥四號探測器自主著陸在月球背面的南極-艾特肯盆地內(nèi)的馮·卡門撞擊坑內(nèi)。

這是人類探測器首次軟著陸在月球背面！

消息一公布，瞬間刷遍朋友圈！

來自國防科工局、國家航天局的消息顯示，1月3日上午10時26分，嫦娥四號探測器成功著陸在月球背面東經(jīng)177.6度、南緯45.5 度附近的預選著陸區(qū)，并通過“鵲橋”中繼星傳回了世界第一張近距離拍攝的月背影像圖，揭開了古老月背的神秘面紗。

此次任務(wù)實現(xiàn)了人類探測器首次月背軟著陸、首次月背與地球的中繼通信，開啟了人類月球探測新篇章。

此前100多個人類探測器都未曾到過“背面”？

很多人看過月球照片，也見過大大小小的月球模型，卻很難想象，站在地球上的人類自己，竟然看不到月亮的背面。

中國工程院院士、中國探月工程總設(shè)計師吳偉仁給出過這樣一個解釋：由于月球的自轉(zhuǎn)周期恰好等于公轉(zhuǎn)周期，且都是逆時針方向，加上被地球潮汐鎖定，地球強大的引力讓月球總是一面朝向地球——所以站在地球上的人類，只能看見月球的正面，而背面永遠也看不見。

要想看到，人類只能借助科學技術(shù)，“延伸自己的視力”。比如，研制能夠飛向太空的探測器。

1959年10月7日，蘇聯(lián)“月球三號”探測器傳回月球背面的第一張照片后，月球背面的“真容”第一次被揭開了。

依照這些珍貴的照片資料，蘇聯(lián)在1960年11月6日出版了第一份月球背面地圖；一年之后，蘇聯(lián)又制作了第一個月球儀，更加清晰地呈現(xiàn)出月球背面的初步特征。

乍一看，月球背面這張“面孔”并不漂亮，隕石坑的數(shù)量比月球正面要多得多，放眼望去隨處可見，密密麻麻；月球背面的“皺紋”也比較多，布滿了溝壑、峽谷和懸崖，而月球正面相對平坦的地方比較多。

那里還有幾處巨大的“暗瘡”，與月面的普通物質(zhì)相比，月背暗斑中的物質(zhì)有很大不同，這種現(xiàn)象似乎能夠說明月球背面由于毫無遮攔地暴露在太空里，而遭遇了大量天體的直接撞擊。

1965年7月20日，蘇聯(lián)“探測器三號”傳送回了25張畫質(zhì)更好的月球背面照片，從照片中可以看到月球背面有一條長數(shù)百公里的鏈狀隕石坑。

至于人類第一次與月球背面“面對面”，則發(fā)生在3年后，即1968年。那是“阿波羅八號”進行載人登月任務(wù)試驗時，宇航員威廉·安德斯看到的。

按照他的描述，“月球背面看起來像我在孩提時玩過的沙堆，它們?nèi)急环饋恚瑳]有邊界，到處是一些碰撞痕和坑洞”。

從那時開始，“阿波羅十號”一直到“阿波羅十七號”的宇航員都曾看到過月球的背面。

然而，60年過去，人類已經(jīng)發(fā)射了100多個月球探測器，其中包括65個月球著陸器，卻僅有不載人的環(huán)繞月球軌道器和載人的阿波羅號“看到過”月球背面。

換句話說，至今沒有任何一個月球探測器能夠?qū)崿F(xiàn)在月球背面軟著陸，目前得到的有關(guān)月球背面信息，也都是通過遙感探測和所拍照片獲得的。

探月工程副總指揮、國家國防科工局探月與航天工程中心主任劉繼忠說，“正因如此，關(guān)于月球背面存在著許多猜測，并出現(xiàn)在各種科幻小說和電影中。”

而這，也是中國選擇將嫦娥四號送到月球背面的一個原因：一探究竟。

把“天文臺”搬到了月球背面？

中國科學院院士、中國航天科技集團科技委主任包為民告訴記者，曾有人問他，為什么一定要到月球背面去，甚至還有不少人說：“美國人都登月了，為什么中國還要探測月球？”

他說，過去人類探月只探測了一些局部區(qū)域，到月球背面去，就可能發(fā)現(xiàn)一些在月球正面沒有得到的數(shù)據(jù)，而這具有“發(fā)現(xiàn)”意義。

比如，月球背面是個“厚臉皮”——其月殼從整體來講比正面更厚一些，但究竟是什么原因?qū)е略職ず穸炔灰粯樱娬f紛紜，成為天文學界的未解之謎。
在中國科學院月球與深空探測總體部主任鄒永廖看來，這個“看不見”的一面，對人類認識月球甚至宇宙都十分重要，因為無論是物質(zhì)成分、形貌構(gòu)造，還是巖石年齡，月球背面和正面都有很大差異。

他還表示，針對月球背面的探測，還可以推動月基科學研究的不斷深入。

月球背面沒有來自地球無線電波的干擾，是進行射電天文觀測的最佳場所，如果能利用這一自然地形架設(shè)無線電望遠鏡，就好比把“天文臺”搬到了月球背面。“這是天文學家夢寐以求的，可以填補射電天文領(lǐng)域在低頻觀測段的空白。”鄒永廖說。

按照計劃，嫦娥四號著陸器在月球背面軟著陸后，將開展月基低頻射電天文觀測研究，可以進一步認識月球的演化細節(jié)，研究宇宙起源和星球起源等；而對月表環(huán)境里的中子輻射劑量、中性原子等探測，可以研究宇宙粒子輻射和太陽風，預計可獲得一批原創(chuàng)性科學成果。

月球背面探測，還將有助于推動月球資源的研究和開發(fā)利用。鄒永廖說，月球蘊藏著豐富的礦產(chǎn)和能源資源，而開發(fā)和利用月球資源，是人類探測月球的源動力之一。

近年來，美國等國家相繼制定了月球背面資源調(diào)查研究計劃。鄒永廖說，通過嫦娥四號對著陸區(qū)地形地貌、礦物組分、巡視區(qū)淺層結(jié)構(gòu)、地幔物質(zhì)等進行科學探測與研究，將為月球資源的開發(fā)利用提供極有價值的第一手資料。

當然，嫦娥四號的科學和工程目標遠不止于此。

鄒永廖認為，對于任何一個地外天體而言，探測其空間和表面環(huán)境、地形地貌、物質(zhì)成分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等，是遠遠不夠的，還應(yīng)從比較行星學的方法論出發(fā)，系統(tǒng)地開展對地球、火星、月球等天體的比較研究，這樣才能更好地認識它們。“從這個意義上講，嫦娥四號對后續(xù)深空探測有重要意義。”

此次任務(wù)落月點是一塊“處女地”？

嫦娥四號探測器由航天科技集團五院負責總研制，按照該院科研人員的說法，由于月球背面探測的難度，嫦娥四號要完成前無古人的月球背面之旅，面臨幾大技術(shù)難點：

地月拉格朗日L2平動點軌道精確設(shè)計與控制；

地月拉格朗日L2點遠距離數(shù)據(jù)中繼；

復雜地形環(huán)境下的安全著陸等。

要突破這些技術(shù)難點，我國航天界不得不為此完成3個國際首次：首次月球背面軟著陸和巡視探測、首次月球拉格朗日L2點中繼與探測、首次月基低頻射電天文觀測，以及國內(nèi)首次實測月夜期間淺層月壤溫度。

“這一重大科學創(chuàng)新工程的實施，將推動航天技術(shù)和其他科學領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。”劉繼忠說，從表面上看，在月球背面和正面著陸在“落月”本質(zhì)上沒有區(qū)別，實際上，實現(xiàn)在月球背面軟著陸和巡視探測，是工程技術(shù)和空間科學的雙重跨越和創(chuàng)新。

根據(jù)計劃，嫦娥四號將會降落到90%的面積都分布在月球背面的艾肯盆地上。

月球分為三大地體，即克里普巖地體、斜長高地巖地體、艾肯盆地地體，其中前兩個地體美國、蘇聯(lián)都曾著陸和探測過，只有艾肯盆地地體沒有近距離探測過。鄒永廖說：“這里可謂一塊‘處女地’，在科學上會有很多新的發(fā)現(xiàn)。”

他進一步解釋，艾肯盆地是目前發(fā)現(xiàn)的太陽系固體天體中最大最深的盆地，直徑大概2500公里，深度約12公里，對其進行探測可以獲取月球深部物質(zhì)的信息。

更讓他感興趣的是，艾肯盆地被科學界認為是39億年前撞擊形成的，但按照常規(guī)理論，撞擊密度、頻度、強度越大，形成時間應(yīng)該越早，“為什么這個峰值出現(xiàn)在39億年而不是更早？”

吳偉仁說，一般認為，這個盆地有可能是當時宇宙大爆炸或者后來小天體撞擊形成的，隱含著宇宙最早的一些信息，“在此地探測，有助于我們獲取月球深部物質(zhì)的信息”。

然而，由于目前還沒有宇航員或月球車登上月球的背面，人類對它的詳細情況除了借助照片判斷，其他知之不多。

正在飛向月球的嫦娥四號，將為人類揭開月球背面的神秘面紗邁出了關(guān)鍵一步。鄒永廖很期待，或許，嫦娥四號到艾肯盆地開展精細探測，就可以打開“39億年撞擊峰值”這個科學之謎。

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