苏联月球探测计划介绍.doc

苏联的月球探测计划目录（1）概况（2）苏联早期的无人探月任务（3）月面着陆的尝试（4）绕月探测任务（5）探测器（Zond）计划：载人登月前的准备（6）无人取样返回和月球车任务（7）未来计划（8）参考资料概况1961年，美国的肯尼迪总统提出美国要依靠自己的力量在60年代末把美国人送上月球。为此，NASA在60年代着手进行了三个载人飞船计划水星号，双子星座号和阿波罗号和一系列的无人月球探测计划。这些努力最终使得阿波罗11号于1969年7月20号成功将宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林送到了月球上。美国人在登月竞赛中取得的巨大成功是全世界人们都耳熟能详的。而比较不为人所知的是几乎与此同时从1959年到70年代中期苏联也在月球探测中取得了一些不容小觑的成功，发射了一系列月球探测器，包括月球轨道器，着陆器，月球车，以及无人的取样返回探测器。除此之外，在此期间苏联也着手进行了一些为载人登月而做的努力，而虽然苏联没能完成登月的壮举，但它却成功完成了几次为载人绕月而进行的几次绕月返回试验，以及发展了一些有助于其他载人和无人探测任务的技术。苏联早期的无人探月任务苏联的月球探测始于1959年（事实上苏联的月球探测始于1958年，这年苏联发射了三颗月球探测器，但不幸的是这三次任务均由于火箭在升空后不久发生爆炸而失败于是这三颗月球探测器均没有正式的命名，所查找的文献中均是依照年代号将其记为月球1958A，月球1958B和月球1958C，之后苏联许多发射后即失败的月球探测器均以此类方式命名因此说苏联的月球探测始于1959年也说得过去）。1959年1月2日，苏联发射了月球1号探测器，期望能撞到月球，但最终以5000千米的偏差与月球失之交臂，进入了绕太阳运行的轨道。但当年9月12日发射的月球2号没有让努力的苏联人失望，这颗390千克的探测器在奔月大概一天半后（这个是很快的，相应的地月转移轨道是双曲线轨道）最终击中了月球，在月面上撞了一个大坑。这件事情是有标志性意义的，这意味着人类第一次将人造的东西扔到了一个地外天体虽然说这种方式很“野蛮”，可能会激起月球居民（如果有的话）的不满。月球2号的仪器表明月球没有像地球那样的强磁场和辐射带。为庆祝第一颗人造卫星Sputnik-1上天两周年，苏联于1959年10月4号发射了月球3号。这颗探测器同样没有让人失望，它是一颗执行月球飞越任务的探测器，在绕到月球背面后它成功拍摄到了70%的月球背面，这是人类第一次这么清楚地看到了月球背面的风光（要知道，由于潮汐锁定效应，月球的自转周期和公转周期相同，地球上的人一直以来都只能看到月球的一半）。因速度不够，在飞越月球后月球3号没能逃离地月系而继续绕地月系运动，直到1960年3月29日在绕地月系11圈后再入大气层而烧毁。月面着陆的尝试月球13号是苏联的第一代月球探测器，之后的月球探测器进行了改良，以适应新的探月方式，毕竟如果仅仅是撞一下月球，这样的探测方式的性价比也太低了（这样一来只有在撞月前的一小段时间探测器的仪器才有机会运作）。于是第二个阶段苏联的探月方式变为月面软着陆和绕月探测。不过，在成功实现这样的探测任务之前，苏联遭受了重重的失败，这样子的摸爬滚打持续了6年（包括两年的“空白期”没有发射任何月球探测器），期间有10次月球号软着陆任务遭到了失败。探测器发射日期任务备注月球1963A号1963.1.4月球软着陆未进入地球轨道月球1963B号1963.2.2月球软着陆未进入地球轨道月球4号1963.4.2月球软着陆地月转移中途轨道修正失败，以8336.2千米的高度从月球上空掠过，成为高轨道地球人造卫星月球1964A号1964.3.21月球软着陆发射失败月球1964B号1964.4.20月球软着陆未进入地球轨道探测器1964A1964.06.04月球飞越计划飞越月球，但发射失败宇宙60号1965.3.12月球软着陆未脱离地球轨道，失败月球1965A号1965.4.10月球软着陆未进入地球轨道月球5号1965.5.9月球软着陆制动失灵，撞毁在月面月球6号1965.6.8月球软着陆月球6号飞行路线偏离月球，成为一颗围绕太阳运行的人造行星。探测器3号1965.7.18月球飞越成功拍下25张月球背面的高质量照片月球7号1965.10.4月球软着陆因制动火箭的过早点火和过早关机，月球7号坠毁在月球上的风暴洋中月球8号1965.12.3月球软着陆因制动火箭没有及时点火而坠毁在风暴洋。月球9号1966.1.31月球软着陆在经历过数次失败后，月球9号终于在风暴洋软着陆。着陆后15分钟便拍下第一张照片，着陆器上的电池一直工作到2月7日宇宙111号1966.3.1环月轨道器没有脱离地球轨道月球10号1966.3.31环月轨道器月球10号是首个环月飞行的月球探测器，比美国的月球轨道器1号提前4.5个月进入绕月轨道，在近月点为350千米、远月点约1000千米的椭圆轨道上围绕月球飞行了460圈苏联人在月球上重新取得成功始于1965年7月的探测器3号飞越月球任务。这颗905千克的探测器发射于7月18号，发回了之前没有完全拍到的月球背面照片。百折不挠的苏联人最终于1966年2月3号成功实现了月球软着陆，实现这一壮举的是月球9号，这颗1581千克的探测器着陆于风暴洋，在电池耗尽之前月球9号近距离传回了一些月面的照片。在月球9号之后，苏联人又发射了月球13号软着陆器，相比较而言月球13号登月舱的重量比月球9号更重，除了成像系统之外还加载了一套科学仪器。自此之后，苏联没有再发射过“纯”软着陆的月球探测器，而是不断地尝试并成功进行了绕月探测、在月球上释放月球车、采样返回、绕月返回的探月任务，当然，这些就是后话了。绕月探测任务苏联第二代月球探测器的另外一个任务是实现绕月飞行。1966年4月3日，苏联成功地让月球10号进入了月球轨道，这是人类历史上首次让人造物体环绕另外一个天体飞行（这着实让苏联人得意了一把，这比美国的月球轨道器1号提前了4个半月进入了月球轨道，而且在入轨后成功为第23届苏共代表大会播放了一段国际歌），月球10号在任务终止之前一共在轨飞行56天，绕月460圈，送回大量的科学信息。继月球10号之后，苏联又成功发射了月球11、12、14、19和22号环月探测器。探测器（Zond）计划：载人登月前的准备在一边开展无人月球探测期间，苏联也加快了载人登月的步伐。苏联的工程师和设计师们开始致力于研究一种新型的载人飞船和一只能够将它和宇航员送往月球的火箭。苏联为载人登月而做的努力也包括发射了一系列的探测器号月球飞船（包括探测器58号），在绕过月球后即返回，宇航员为一些小动物，如探测器5号上的海龟、细菌、植物种子、果蝇，选用这些小动物的原因是想检测一下地月空间中的辐射和其他一些潜在因素是否有可能会对人体产生危害。探测器号飞船是联盟号载人飞船的“无人驾驶版”（因为是不载人的），也是载人登月飞船的先导。探测器5号是人类历史上首颗绕月飞行并成功返回地球的航天器。在绕过月球后即返回地球，值得一提的是，探测器号5号采用的是弹道式再入(ballistic re-entry)方式，返回地球时以56的再入角度进入大气层，再入时的速度达11 Km/s，热防护层的温度达13000摄氏度，过载达到1016g，大大超过宇航员能够承受的最大过载。再入大气层的角度要十分准确，再入角度小一度就有可能使探测器5号弹出大气层重新进入太空。幸运的是探测器5号成功进入再入走廊，最终返回舱溅落在印度洋上。1968年11月10日，距探测器5号发射仅两个月，苏联就再次发射了探测器6号。探测器5号采用的再入方式是简单的弹道式再入，而这次将进行一次飞行机动难度更大的计划跳跃式再入(skip re-entry)。探测器6号的目标是在精确控制下进行两次大气层再入，从而最终以较低的过载返回地球。因为从月球返回地球采用弹道再入有两个不利因素,其一，对于宇航员来说1016g的过载是难以承受并且是致命的，而采用跳跃式再入方法使得探测器6号的最大过载仅达到47g；其二，这种弹道式的返回方式使探测器无法在苏联本国领土着陆并回收。采用跳跃式返回，不仅能保证宇航员避免承受无法承受的过载，确保宇航员的生命安全，而且利用空气动力学进行控制，能确保探测器降落在苏联本土。苏联人在探测器号上的成功让美国人民表示压力很大，并加快了阿波罗计划的实施。美国当局担心苏联人会率先登上月球，甚至可能在1968年12月之前。当时美国的侦察卫星拍到一个很大的月球火箭竖立在苏联的拜科努尔发射场上。不管怎样的担心，但NASA还是于1968年10月11日由阿波罗7号载着三名航天员，绕地球轨道飞行了11天、围绕地球飞行了163圈，这次几乎完美的任务揭开了载人登月飞船往返月球飞行试验的序幕。这次飞行之后，NASA原本希望在下一次阿波罗任务中在地球轨道上测试登月舱，然而登月舱还没有准备好试飞，考虑到咄咄逼人的苏联人可能抢先登月，NASA决定让阿波罗8号载着三名宇航员先跑到月球轨道上绕几圈再回来，这样一来，即使最后是苏联人抢先登上月球的，那也好歹第一次载人绕月飞行这样的记录是我们美国人开创的，好，就这么办。于是载着三名宇航员的阿波罗8号在圣诞节前由土星5号火箭送入到了月球轨道，并绕月运行10圈后成功返回地球。在苏联的阿波罗计划紧锣密鼓地进行的同时，苏联于1969年8月7号发射了探测器7号，这次任务本来想将宇航员帕维尔贝尔格耶夫送上月球，比阿波罗11号提前219天，但因故没能实现，而继续用探测器7号做绕月飞行返回试验。此次飞行中，苏联仍然采用跳跃式再入方式返回地面，但首次提及使用了与联盟号飞船相似的制动火箭，并在返回地球时距离地面1米处点火,实现了软着陆。探测器计划结束于1970年10月发射的探测器8号，其对外宣称的目的是绕月运动并考察月球后返回，并在飞行中试验探测器性能，7天后这艘飞船成功地返回在印度洋上。在这期间，苏联的工程师们正抓紧时间研制一种能够匹敌土星5号（用来发射阿波罗飞船用的）的重型登月飞船运载火箭（N-1号），不过却由于技术上的原因，从1968年到1972年屡屡发生爆炸事故和经历发射上的失败，在得知美国已经成功登上月球之后苏联最后放弃了登月计划。除N-1以外，苏联还研制了一种用于宇航员在月球上登陆的登月舱，当然，从来没有使用过。苏联官方此后矢口否认有过登月计划（毕竟这样的失败是一件不光彩的事情，和谐，你懂的），而将舆论导向于在此后几年一直到70年代中期开展的（比较成功的）月球车和无人采样返回任务。直到80年代末，关于登月计划的讨论才得以允许。虽然苏联的登月计划遭到了失败，但探测器号飞船系列任务为其他月球探测任务带来了许多操作上的经验，此外还对联盟号飞船的操作带来了帮助，而联盟号飞船是苏俄乃至全世界航天史上使用最悠久飞船，至今相继发展了联盟号，联盟T，联盟TM和联盟TMA四种型号。以下是历次阿波罗飞行任务中采用的运载火箭以及部分任务说明，以备查询：运载火箭名称发射日期说明阿波罗1号未发射土星5号阿波罗4号1967.11.09首次实验飞行土星1B号阿波罗5号1968.01.22地球轨道登月舱飞行测试土星5号阿波罗6号1968.04.04第二次实验飞行土星1B号阿波罗7号1968.10.11载人飞行，地球轨道飞行测试土星5号阿波罗8号1968.12.21载人飞行，首次由载人飞行器环绕月球土星5号阿波罗9号1969.03.03载人飞行，登月舱地球轨道测试土星5号阿波罗10号1969.05.18载人飞行，登月舱月球轨道测试土星5号阿波罗11号1969.07.16载人登月，人类首次登月土星5号阿波罗12号1969.11.14载人登月，降落在勘测者3号附近土星5号阿波罗13号1970.04.11载人登月，但登月任务因故放弃土星5号阿波罗14号1971.01.31载人登月，降落在法拉毛罗高地附近土星5号阿波罗15号1971.07.26载人登月，首次使用月球车土星5号阿波罗16号1972.04.16载人登月，降落在笛卡尔环形山土星5号阿波罗17号1972.12.06载人登月，唯一一次夜间发射无人取样返回和月球车任务在开展探测器号计划的同时，苏联的工程师们也在研制一系列新型的着陆器，这些着陆器不仅仅满足于在月面上软着陆，更主要的是能将月壤样品带回地球或者携带一辆月球车在月面上活动，探测月球表面。从1969年到1970年，苏联尝试发射了6颗以月球号和宇宙号命名的月球探测器，但都遭到了失败。其中月球15号就在阿波罗11号登月后几天撞在了月球上，它的具体任务不为人知，但专家们认为它或者是月球车任务或者是采样返回任务。月球16号，发射于1970年9月12日，是第一颗成功实现无人取样返回的探测器，在取得100多克样品后月球16号于9月24日用弹道式返回方式返回于苏联本土。月球16号的成功发射，标志着苏联开始进行一系列新的杰出的空间科学研究。而此前苏联最后一次真正意义上的成功飞行是1966年12月发射的月球13号。月球17号，发射于1970年11月10日，成功将月球车1号送上月球并在月面雨海软着陆。原计划月球车l号的工作寿命为3个月，而实际工作了11个月。在工作期间，月球车运行了10.5千米，调查了80000平方米的月面区域，并借助电视系统向地球发回了206幅月球表面全景图和20000多张照片，而且作了月面地层的物理、机械性质的研究及月面土壤的化学成分分析。1971年10月4日月球车停止了工作。月球17号的成功让苏联人再一次捡回了一点面子。随后，苏联继续发射了几颗月球探测器，取得了一些成功。1976年的月球24号之后苏联终止了一切月球探测计划，直到苏联解体之前都没有重启月球探测活动。名称发射时间任务备注月球16号苏联1970.9.12月球采样第一次无人取样返回，采集样品约0.12千克月球17号苏联1970.11.10月球车携带第一辆无人驾驶月球车月球车1号，工作11个月，行走10.54千米，返回22000幅图像月球18号苏联1971.9.2月球采样尝试着陆时撞毁在月面月球20号苏联1972.2.14月球采样第二次无人月球取样返回，采样50克月球21号苏联1973.1.8月球车携带第二辆月球车月球车2号，行走37千米，传回80000多幅电视图像月球23号苏联1974.10.28月球采样成功着陆月球，但取样器损坏，3天后放弃月球1975A号苏联1975.10.16月球采样未进入地球轨道月球24号苏联1976.8.9月球采样采样返回，取得深处月壤样品约170克未来计划苏联从1976年以后就再也没有回到过月球，80年代苏联主要把深空探测活动集中在金星和火星探测，1991年苏联解体后，俄罗斯继承了大部分的空间计划，一直到现在俄罗斯也没有开展过月球探测活动。名称国家发射时间任务备注飞天号日