[科普中国]-月球探测

月球概况

月球也称太阴，俗称月亮。是地球唯一的天然卫星。月球的年龄大约有46亿年。月球有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳平均厚度约为60-65公里。月壳下面到1000公里深度是月幔，它占了月球的大部分体积。月幔下面是月核，月核的温度约为1000度，很可能是熔融状态的。月球直径约3476公里，是地球的3/11，太阳的1/400。月球的体积只有地球的1/49，质量约7350亿亿吨，相当于地球质量的1/81，月球表面的重力差不多是地球重力的1/6。

绕、落、回三阶段第一阶段：绕第一阶段（2002～2005年或稍后），绕月探测。研制和发射第一个月球探测器——月球探测卫星，主要用于对有开发利用前景的月球能源与资源的分页与规律进行全球性、整体性与综合性的探测，并对月球表面的环境、地貌、地形、地质构造与物理场进行探测。2

第二阶段：落第二阶段（2005～2010年或稍后），月球软着陆探测与月面巡视勘察。研制和发射月球软着陆器及月面巡视车、自动机器人。试验月球软着陆技术，探测着陆区岩石的化学与矿物成份，测定着陆点的热流、岩石剩磁，月表的环境，进行高分辨率摄影和月岩的现场探测或采样分析，为月球基地的选址提供月面环境、地形、月岩的化学与物理性质等数据。实施第二阶段发展规划，即我国月球探测二期工程。

第三阶段：回第三阶段（2010～2020年或稍后），月面巡视勘察与取样返回。发展新型月球巡视车，对着陆区进行月面巡视勘察。2015年或稍后，发落上型采样返回舱、月表钻岩机、月表采样器、机器臂等。在月面巡视分析取样基础上，采集关键性样品返回地面。同时，对着陆地区进行考察，深化对地、月系统（尤其对月球）的起源与深化的认识。实施第三阶段发展规划，即我国月球探测三期工程。

探月历史对月球探测的方式有：①在月球近旁飞过或在其表面硬着陆，利用这较短时间探测月球周围环境和拍摄月球照片。苏联月球3 号探测器就是以近旁飞行发回首批月球背面照片；美国徘徊者7、8、9 号探测器就是击中月球表面前发回一批照片。②以月球卫星的方式取得信息，这种方式能有较长的探测时间。③载人航天器、不载人航天器或探测器，在月球表面软着陆（通过减速使航天器在接触月球或其他星球表面瞬时的垂直速度降低到最小值，以实现安全着陆的技术），登月载人航天器（见阿波罗工程）可大量收集月球土壤、岩石样品，拍摄大量照片，安装各种测量仪器，获取丰富和详细的月球资料；不载人航天器或探测器，在月球软着陆后，拍摄高分辨率的月球表面照片传回地面，或者将仪器测量的数据传回地面，甚至像月球16、20、24号探测器那样在月球软着陆并取回月球表面样品。由于30多年来对月球的各种探测，极大地充实了人们对月球的认识。3

月球探测器月球1号月球1号（俄语：Луних-1）是苏联、也是人类发射成功的第一个星际探测器。它是一系列以“月球号”命名的探测器中的第一个成员。

在月球1号发射之前，苏联航天机构已经对向月球派遣使者做了三次尝试。在第一颗人造卫星发射成功不到一年之后就进而做这种难度更高的航天活动，这一方面是因为赫鲁晓夫基于与美国打宣传战的目的而鼓励这种太空竞赛，一方面也是由于苏联太空计划的总负责人科罗廖夫对自己开发的火箭的能力具有充分的信心。

发射月球1号所使用的火箭被称为月球号火箭。这实际上是卫星号火箭的一种改进型。

1959年1月2日，月球1号在苏联的拜科努尔发射场顺利升空，随即离开地球轨道。这使它成为人类发射成功的第一个摆脱地球引力场的航天器。1959年1月4日，月球1号从5995千米外掠过月球。

月球1号的最终命运是成为了第一个人造行星，它将永远地围绕太阳公转，周期为450天。

月球2号月球2号（俄语：Луних‎-2）是苏联于1959年9月12日发射的无人月球探测器。它是世界上第一个在月球表面硬着陆的航天器。1959年9月14日，月球2号击中月球。

月球2号的探测结果表明，月球没有磁场，且月球周围没有像范艾伦带一样的辐射带。 在月球2号上携带了两枚刻有苏联国徽的装饰物。1959年9月15日，苏联领导人赫鲁晓夫把一枚这种装饰物的复制品送给了美国总统艾森豪威尔。

月球3号月球3号（俄语：Луних‎-3）是苏联于1959年10月4日发射的无人月球探测器。它是世界上第一个拍得月球背面照片的航天器。1959年10月7日，月球3号在飞过月球背面时发回了29祯图像，覆盖了月球背面70%的面积。

在获得这些图像之后，苏联天文学家对月球背面的地貌进行了命名。月球3号后来成为一颗地球卫星。 月球9号探测器

月球9号月球9号是第一个在月球软着陆的探测器，在1966年1月31日由苏联发射。它经过79小时的长途飞行之后，于2月3日在月球的风暴洋附近着陆，用摄像机拍摄了月面照片。月球9号探测器重1583千克，在到达距月面75千米时，重100千克的着陆舱与探测器本体分离，靠装在外面的自动充气气球缓慢着陆成功。

探月趋势最近几年，作为世界第一航天强国的美国在空间探索政策上摇摆不定，对月球探测的目标和定位也一变再变。 在这种背景下，其他航天国家对月球探测却依然非常积极。

世界上现在有10个想要继续探测月球的国家， 都提出了各自的计划。美国是布什政府在2004年宣布的美国新航天计划， 要从2008年开始对月球进行持续的无人探测，2018年实现第七次载人登月，然后再进一步载人登上火星。在这个过程中， 美国打算在2010年就不再支持航天飞机，也不再投资给国际空间站，集中全力实施月球、火星以及太阳系的探测工程。

布什政府的政策执行一段时间以后，奥巴马政府在上台以前，在很多演说中全力支持布什政府的整个太阳系探测计划。在他上台以后，确实遇到了实际的问题。首先是金融危机，再加上经济复苏缓慢，政府的开支增大。 再加上星座计划本身进展不顺利，因此取消了这个计划，但是仍然保留了人类飞往火星的计划。 美国原来计划的载人登月开支是1080亿美元，但是实际上美国只能拿出800亿美元， 还欠缺280亿美元， 因此无力支持。 但是有国际评论认为，美国这只是战术性的转移，一旦国家经济实力恢复，会重新启动载人探月工程。

另外，奥巴马政府动员很多民营企业，更多地参与载人登月和火星探测计划，仍然不想把这件事情完全停止。美国宣布取消星座计划以后，其他国家进一步审视了自己的计划。 欧阳院士也曾询问过一些国家的月球探测首席科学家， 欧洲、 俄罗斯、 印度坚持执行原定计划； 日本的计划没有太大的改动， 还提出了进一步利用机器人开发月球的设想。 总的来看， 很多国家都不会因为美国的变动而影响自己的计划。中国将按照既有方针持续发展，没有受到美国的影响。

从科学上说，研究月球的目的，就是要研究月球是如何形成、如何演化的。而地月又是一个系统，研究月球同时也能更加深我们对于地球起源和演化的认识。而地月系统的起源和演化，主要背景就是太阳系的起源和演化，在科学上，这是一个值得永远探索的基本问题。这大致就是从科学角度的探月目的。当然这是一个长期的， 要通过很多代人的努力才能逐步弄清楚的问题。另外， 从应用上说， 根据每个国家对月球的理解， 必然提出月球在应用上有什么价值。这是可以理解的。月球上有4个方面是值得人们关注的。

第一， 资源， 这里所说的资源是狭义的矿产资源。 月球上有极其丰富的矿产资源。比如原子能发电用的铀矿和钍矿，比地球上多得多；还有极其丰富的稀土、钛矿，是以钛铁矿形式存在的。在我国，这种矿石在四川攀枝花地区有一些， 所以建立了攀钢。 而在月球上，这种矿石的分布面积大概接近一个中国的面积，而且品位也非常好。还有很多其他矿产资源。但是矿产资源存在一个基本问题， 目前谁也不会在月球上开发矿产。 首要原因是成本太高， 经济上不合算。 但是， 人类应该知道月球上有哪些资源将来是可供人类使用的。 一旦经济上可行， 再去开发才有价值。 所以，目前还处在科学探测矿产资源的阶段。

第二种是大家比较关注的能源。 我们地球上的化石能源终究是要耗尽的。人们算了一个帐， 估计石油和天然气大约还能用60多年， 煤大概还能用100多年。 核电站也要用原料， 现在的一次性核燃料也只能用几十年。 现在，正在发展太阳能发电、风能发电、 生物能源发电，等等，但是，终究不能解决全人类长期持续发展的能源需求。 因此，人类正在寻找另一种能源。 人类一定会想出替代的办法， 找出终极能源。 天然气水合物（ 可燃冰） 蕴藏有4倍于石油和煤炭的碳含量， 将是一种极其丰富的能源，能保证人类使用更长的时间， 但考虑到很多环境问题，现在还不敢开发利用。但无论如何，人们依然寄希望于受控核聚变发电能够实现商业化。

月球的第三个资源是它的环境资源。第一， 月球上是超高真空， 没有磁场。 月球31亿年以前有磁场， 后来突然丢失了。 月球上不但是超高真空、 没有磁场、 温度变化巨大， 而且没有火山活动、 没有强烈的月震， 很稳定， 还没有污染。 因此， 在月球上所能生产、 制备的一些东西， 地球上是望尘莫及的。 比如一些特殊的材料、 生物制品、 药品， 当然， 必须是极高附加值的东西， 现在已经有很多这样的产品清单了。 还有就是在地球上有重力的影响，而月球上的重力就小多了。所有这些， 使月球的环境成为非常重要的资源， 可以很好地加以利用。

第四类资源， 是大家公认的， 月球可能是很好的军事战略平台。4