“偷看”月球,它们为阿波罗计划立下大功

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20世纪50年代末,人类要探测月球只能借助于望远镜,这种天文观测引发了科学家和科幻作家对月球的诸多猜想。比如月壤有很厚的尘埃区,有可能会使降落到月面的航天器陷进去等。

20世纪50年代末,人类借助于望远镜探测月球

这些充满奇幻色彩的猜想对普通人来说,新奇又生动,但对以登陆月球为目标的阿波罗计划来说,就像是危机重重的迷雾。

实际上,阿波罗计划诞生前,美国已经着手实施月球探测活动——徘徊者和勘探者月球探测计划。当然,这两个计划最初要进行的是月球表面科学研究和未来行星探测。阿波罗计划出台后,为了获得更多的月球信息,NASA立即将这两个计划调整为阿波罗计划的辅助计划,为阿波罗计划做侦察。

除了上面这两项计划,美国还实施了月球轨道器月球探测计划。这三个月球探测计划为阿波罗计划侦察了月球各个方面的详细数据,为载人登月储备了丰富资料和经验。

这三个计划是这样分工的:徘徊者号探测器在不同月面高度拍摄照片并实施硬着陆,了解飞船在月面着陆的可能性;勘测者号探测器实施月面软着陆,考察月面的力学特性;月球轨道器为阿波罗飞船预选的着陆地点进行细致测绘,用于选择最终着陆地点。

三个计划的探测器

这三个计划确保了月球方面的信息,在载人飞行方面,美国通过双子星座号飞船的系列任务,进行了生物医学研究和飞船机动飞行、对接及舱外活动训练等,在航天员方面作好了准备。

双子星座号飞船进行对接试验

那么,计划顺利进行了吗?从1961年到1965年间,美国共发射了9颗徘徊者号探测器,但前6次都失败了。直到1964年7月28日,徘徊者7号首次圆满完成任务,共向地面传回4316幅高质量月球画面。最后一幅画面拍摄于距月面仅426m处,显示出了分辨率不到1m的月面细节。

美国发射的徘徊者号探测器

徘徊者号探测器的探测结果告诉人们在月面选择开阔、平坦的着陆区不容易,但对月面是否能够支撑航天员或是探测器这个问题仍无定论。于是,后继的勘测者号探测器决定要进行月面软着陆任务。

在勘测者号研制过程中,软着陆上的技术难题造成进度延误,研制费用也超出预算,甚至勘测者号的火箭也被发现运载能力不足,不能抵达月球。于是,NASA不得不降低工作指标并将携带的科学仪器减少到45kg左右。

勘测者号探测器

1966年6月2日,勘测者1号探测器在风暴洋的一块平原地带成功软着陆并传回了11240幅图片。这些图片显示了探测器的脚垫在月面下陷的情况以及一片散布着无数月坑以及岩石的荒原,那里没有发现很深的软土层。

勘测者1号拍下的电视图像,显示了脚垫陷入月壤的深度

研究人员据此推断月面的硬度足以支撑探测器和人体不会陷进去。此后,美国又连续发射了6个勘测者探测器,其中4个取得了成功。

勘测者7号拍摄的部分照片合成的第谷坑北部图像

1966年8月,月球轨道器1号发射升空,它对阿波罗飞船的16个候选着陆场进行了大量的、细致的拍摄,获得了质量精良的中等分辨率照片。后续的月球轨道器也陆续对候选着陆场以及月球表面进行拍照,共对月面约99%的区域拍摄了高分辨率照片。

美国发射的月球轨道器

借助这些照片,美国选择了8个平坦的地区作为阿波罗飞船的着陆点。所有月球轨道器完成任务后都刻意坠毁在月球上,以使它们的无线电发射机不干扰后来的探测器。

月球轨道器传回的地球从月球东边升起的照片

研究人员根据这三个月球探测计划的探测数据发现,月球附近没有对航天员安全构成威胁的辐射或流星体;探测器轨道有轻微的摄动,这表明月球的引力场是不均匀的,也许月球内部隐藏着一些质量密集区——质聚体。这提醒阿波罗计划的规划人员,在计算阿波罗飞船飞行轨道时,要考虑质聚体引起的轨道摄动。

三个月球探测计划探测器月面着陆位置

尽管探测成果丰硕,但没能找到月坑数量符合阿波罗飞船着陆场最初设计的地点,于是,NASA对登月训练设施进行了改造,让航天员们练习如何避开月坑。


来源/《探月的故事》《奔向月球》

改编/杨斯爽

审校/杨洁

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