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第一个太空落脚点---月球
发布时间:2024-12-05
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项目化 跨学科主题 综合实践活动:

作者:韦恩

月球是离地球最近的天体,人类在太空中的第一个脚印,就踏在月球上。

1969年7月21日凌晨2点56分,阿姆斯特朗的左脚踏上了月球。这时他说了一句被后人奉为经典的话:“这是一个人的一小步,却是人类的一大步。”

从1958年发射失败的执行近月飞行任务的“先驱者”0号开始,到1969年成功载人登月的“阿波罗”11号,人类仅花了11年时间。在这11年和随后的20多年时间里,探测月球的飞行任务都是在美国和苏联两个大国竞赛的背景下进行的。直至20世纪90年代,日本、欧洲、中国、印度才相继加入月球探测的行列,而人类未来的目标是在月球上建立常驻基地。

硬着陆和软着陆

硬着陆是飞行器在重力作用下不采取任何减速措施,直接掉到着陆地点,这是一种破坏性的着陆方式。软着陆就是在着陆前通过一定的手段减小垂直速度,使之以一个可以接受的速度着陆,以保护飞行器和宇航员。

由于月球上没有空气,不能用降落伞软着陆,目前是靠火箭喷向月面的反作用力实现软着陆。

世界上第一个在月球表面硬着陆的无人航天器是苏联的“月球”2号,于

1959年9月12日发射,发射两天后坠落到月球上。继“月球”2号后,苏联的几次探月任务相继失败,直到“月球”9号才成功。“月球”9号是人类第一个在月球上成功实现软着陆的探测器。

1966年1月31日11时41分,“月球”9号从拜科努尔航天中心发射升空。2月1日,在距离月球8300千米时,“月球”9号上的修正发动机进行了中途轨道调整。在距月球表面75千米处,“月球”9号启动了制动火箭,将速度从2.6千米/秒逐渐降低。当距月球表面250米时,制动火箭被关闭,4个小型火箭开启;同时,探测器伸出一只探针用以确定关闭制动发动机的最佳时机。在距月球表面5米高处,探针接触到月表,“月球”9号成功降落在月球风暴洋上。

着陆后250秒,“月球”9号向地球发送信号并打开了顶部的4片“花瓣”。这4片“花瓣”除了可以稳定登月舱,还可以与4根75厘米长的鞭形天线一起组成通信系统。之后,由固定镜头和旋转镜头组成的摄像机组件开始拍摄着陆区附近的黑白照片。

苏联在对“月球”9号传回的数据分析后得出结论一月球表面是坚固的;人类完全可以降落在月球上。

人类的脚印

“阿波罗计划”是美国国家航空和航天局1961年持续至1972年的一系列载人航天任务,主要目标是载人登陆月球并安全返回地球。“阿波罗”11号宇宙飞船首次达成了上述目标。

装载着“阿波罗”11号的“土星”5号运载火箭于当地时间1969年7月16日9时32分在肯尼迪航天中心发射升空。3位执行此任务的宇航员分别为指令长尼尔·阿姆斯特朗、指令舱驾驶员迈克尔·科林斯与登月舱驾驶员巴兹·奥尔德林。飞船经过3天的飞行,进入了月球轨道。

“阿波罗”11号的首选登陆点在宁静海南部。选择这个登陆点的原因是它比较平整,不会在登月舱降落和舱外活动时制造太多困难。当飞船在月球背面时,“鹰”号登月舱从“哥伦比亚”号指令舱中分离并开始下降。当登月舱向月面降落时,表明电脑过载的警报器开始响起。“鹰”号在下降弹道中多飞了4秒,也就是说登月点会比计划偏西若干千米远,那里是不利于登陆的危险地段。飞行控制指挥官史蒂夫·贝尔斯在“终止登月计划”和”尝试登月”的抉择中选择了后者。登月舱不断下降,在月面上空大约9米时,所剩的燃料仅够30秒钟之用。阿姆斯特朗在遍布砾石和陨石坑的月面冷静地找到一处适合着陆的地方,并驾驶登月舱稳稳地降落在月球上。准确的登陆时间是1969年7月20日下午4时17分43秒(休斯敦时间)。

近3个小时的仪器检查之后,两位宇航员穿上了价值30万美元的太空衣,降低了登月舱内的压力。接着,阿姆斯特朗背朝外,开始从9级的梯子上慢慢下移。在第2级阶梯上他打开了电视摄像机,大约6亿观众看着他小心地下降到荒凉的月球表面上。随后,奥尔德林也踏上月球。两位宇航员带着两个铝质的盒子,用于盛装采集的月球样本——包括月球表面的尘埃和石块。此外他们还带上了一个月震检波器,目的是看看月球有没有地质活动。

两人在月表活动了两个半小时后返回“鹰”号,随后乘坐“鹰”号上升级,带着21.55千克的月面样本离开月面返回绕月轨道,与指令舱“哥伦比亚”号会合。

从“阿波罗”11号到“阿波罗”17号,人类共有6次登月,有24名宇航员和科学家曾接近或者真正登上月球,其中有12人在月球上留下了脚印。1972年以后,再也无人登月。

中国的“嫦娥”

中国的探月工程亦称“嫦娥工程”,于2004年正式启动,整个计划预计历时20年。

嫦娥工程整体可以分为“探”“登”“驻”三大步骤,概称“大三步”,分别指无人探月、载人登月、长久驻月。其中无人探月部分便是目前实施的“中国探月工程”,分为“绕”“落”“回”三个期段,统称“小三步”。

“嫦娥”三号属于“小三步”中的“落”任务,于2008年启动,目标是发射月球软着陆器降落到月球表面,释放一辆月球车,在着陆区附近做局部详细探测。

“嫦娥”三号于2013年12月2日1时30分由“长征”三号乙运载火箭从中国西昌卫星发射中心成功发射,12月14日带着中国的第一辆月球车“玉兔”号成功软着陆于月球雨海西北部。月球车进行了及时的视频传输,并挖掘与分析了土壤样品。“嫦娥”三号第一次在月球安装月基天文望远镜。月球上没有大气,观测效率比在地球上要高得多。

“小三步”中的“回”任务将由“嫦娥”五号完成。“嫦娥”五号探测器由轨道器、返回器、着陆器、上升器四个部分组成,预计于2017年由“长征”五号运载火箭在中国海南文昌卫星发射中心发射升空,它将自动完成月面样品采集,并从月球起飞返回地球,计划带回约2千克月球样品。