【登月 50 特輯】首次登月的阿波羅之後,更多後繼者也想踏上月球(一)

作者 | 發布日期 2019 年 07 月 17 日 14:00 | 分類 天文 , 航太科技 follow us in feedly


我們最耳熟能詳的登月名詞不外乎美國太空人阿姆斯壯,然而過去,蘇聯的太空發展曾把美國打趴在地,現如今更有無數國家正急起直追,準備在月球留下歷史性腳步。下一個登月的人類會由哪個國家奪得先機呢?

現今各國都在瘋狂擬定登月任務,不過登月的源頭要追溯至冷戰時期美國、蘇聯兩大陣營的對弈。1957 年,蘇聯成功發射全球第一顆人造衛星震驚整個西方,尤其美國反應最大,自此掀起兩國持續長達 20 多年的太空競賽;為了超越蘇聯,美國總統甘迺迪決定玩一把大的:把人類送上月球再回來。

這顆掀起太空戰爭的蘇聯衛星稱為「史普尼克 1 號」,由於發射當時正值二戰後的冷戰時期,戰爭從地面轉移到空中,美國與蘇聯在航太領域競相爭取不可撼動的地位,而史普尼克 1 號毫無預兆地成功進入行星軌道,對美國來說猶如當頭棒喝,當時許多美國人更認為他們面對蘇聯正在失去技術優勢。

蘇聯衛星成功連發

蘇聯震撼接二連三,繼史普尼克 1 號衛星後,1959 年 9 月 12 日,蘇聯四度嘗試發射探月探測器,而這次他們成功了──「月球 2 號」成為全球第一顆在月球表面硬著陸的太空飛行器(9 月 14 日硬著陸並毀壞)。雖然壽命只有短短兩天,但月球 2 號已經帶來月球沒有磁場、月球周圍沒有輻射帶等研究成果。

同年 10 月,蘇聯的「月球 3 號」近月探測器又一發成功,這次還傳回 29 張月球背面的黑白照片,讓世人首次目睹月球背後的真面目。

那麼這段時間美國在做什麼呢?美國當然也在努力發射探測器與衛星,但美國的成績是這樣:先鋒 0 號──失敗;先鋒 1 號──失敗;先鋒 2 號──失敗;先鋒 3 號──失敗;先鋒 4 號──部分成功;先鋒 A 號──失敗。

看表格更清楚。

(製表:科技新報)

過了幾年蘇聯依然持續領先,1961 年 4 月 12 日更首度執行載人太空飛行任務「東方 1 號」,尤里·加加林成為第一個進入外太空、並乘坐飛船在地球軌道繞一圈的人類,這消息幾乎搗碎了美國人自信心,促使美國決心成為第一個將人類送上月球的國家,如此才能超越蘇聯。

而原本對太空事業態度保守的美國總統甘迺迪,也因此於 1962 年發表了激勵人心的演講:重拾阿波羅計畫(Apollo program),前往月球,在 NASA 共計 17 次阿波羅任務中,大概投入資金 250 億美元,約有 40 萬人參與計畫。

1962 年 4 月,美國嘗試發射了第一艘登月太空船游騎兵 4 號(Ranger 4),不幸的是太空船失事墜毀月球背面,雖然這使美國成為繼蘇聯「月球 2 號」後第 2 個完成月球硬著陸的國家,但游騎兵 4 號沒有傳回任何科學資料。

到了 1964 年,美國的 「游騎兵 7 號」太空船終於成功在月球硬著陸了,並將 4,000 多張月球表面近距離圖像傳回地球。然而這代表美國終於追上蘇聯腳步了嗎?不,蘇聯還在進化。

蘇聯首先達成月球軟著陸、繞月飛行

1966 年 1 月 31 日,蘇聯「月球 9 號」任務成功達成人類第一次在月球軟著陸目的,探測器還在月球表面運行了 8 小時 5 分鐘,傳回數據分析表明,月球表面很堅固,人類完全可以降落在月球上。

1966 年 3 月 31 日,蘇聯再成功發射人類第一顆環繞月球的飛行器「月球 10 號」,這顆衛星帶有磁力計、伽馬射線頻譜儀、離子收集器壓電測量儀、紅外探測器、低能 X 射線質子測量設備等裝置,收集有關月球磁場強度、輻射帶、岩石性質等資訊,同年 5 月 30 日停止向地球回傳無線電訊號。

到這邊為美蘇太空競賽前半段,總結:蘇聯大獲全勝;然而接下來就是 NASA 逆轉勝的局面了,自 1966 年 NASA「測量員 1 號」也成功在月球表面完成軟著陸之後,美國的登月任務開始取得壓倒性勝利,幾乎再也沒有失敗過(除了阿波羅 1 號);而成功將太空人阿姆斯壯等人帶上月球的阿波羅 11 號,更是一舉將美國推上巔峰。

1972 年美、蘇結束冷戰,兩陣營瘋狂的太空競賽終於告一段落,1976 年蘇聯發射月球計畫最後一個探測器「月球 24 號」後,下一個再度前去拜訪月球的國家就是日本了,為 1990 年 1 月發射的飛天號(Celestial Maiden)繞月探測器。

在 1955~1976 年間,月球競賽完全由美國、蘇聯兩大陣營的太空機構主導,而美國、蘇聯也向月球、金星、火星等天體發射了不少人造衛星和無人駕駛太空探測器,奠定往後各國的航太發展基準與方向。隨著技術和資金普及,日本、歐洲與中國、印度的登月夢於 1990 年、2003 年、2007 年開始大展身手。

(製表:科技新報)

繼美、蘇兩國後第 3 個拜訪月球的國家:日本

飛天號是日本第一顆環繞月球的人造衛星,而日本也是僅次美國與蘇聯之後,第 3 個成功使人造衛星環繞月球超過 2 年的國家。

雖然日本沒有在一開始就加入登月戰局,但運載火箭的發展起步其實算早,早在 1966 年 9 月便使用拉姆達(Lambda)運載火箭進行首次發射(不過沒有成功);連續 4 次失敗後,終於在 1970 年 2 月 11 日首次成功發射拉姆達火箭,將大隅五號衛星送入近地軌道,成為繼蘇、美、法之後全球第 4 個發射衛星的國家。

而日本和其他國家不同之處,在於早期多數國家的衛星發展都是彈道飛彈研發的副產物而已,只有日本原意就是採用簡單的不可控固體火箭發射民用衛星,也因此,日本能躋身當今有能力發射衛星的少數國家之一(美國、俄羅斯、歐盟、日本、中國、印度、以色列)。

接在拉姆達(Lambda)火箭之後研發的是 Mu 系列運載火箭,1970 年 9 月進行首次發射,1971 年 2 月 16 日首次發射成功,2006 年退役;在 1990 年 1 月發射的飛天號,就是搭乘這系列的 Mu-3S-II 火箭發射升空前往月球。而該系列最大型號為 M-V 運載火箭,火箭長 30.7 公尺、直徑 2.5 公尺,總重約 140 公噸,為三節式火箭,可攜帶 1,800 公斤酬載送至離地 250 公里處的低地球軌道。

▲ Mu 系列運載火箭外型比較。(Source:GW_Simulations [CC BY 3.0], via Wikimedia Commons

飛天號之後,日本下一個繞月探測器「月亮女神號」(SELENE)隆重登場,於 2007 年 9 月 14 日搭著 H2A 運載火箭發射升空,由於在當時是繼阿波羅計畫之後規模最大的探月計畫,所以備受關注。

月亮女神號(也稱輝夜號,Kaguya)包含有 1 顆主衛星及 2 顆子衛星(中繼星和甚長基線干涉測量星),主衛星距離月面 100 公里、軌道傾角 90 度,於近圓形軌道上繞經月球南北極上空。

驚人的是,輝夜號搭載了 14 項觀測儀器,分為調查月球表面物質、調查月球地形與地底構造、調查月球環境、調查月球重力分布、從月球調查地球、清晰拍攝月球與地球等 6 大類,並拍出從月球看地球升起的「地球現身」首部動畫。

下一篇我們接著講月球探索的後進國家,談論印度、中國、以色列與未來各國的登月計畫。

(首圖來源:pixabay

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