月球探測——深空探測的“中轉站”
月球是地球唯一的天然衛星,是距離地球最近的天體。它一直是人類觀察研究的對象,是人類開展深空探測的首選目標。月球可以作為深空探測的“中轉站”和空間技術的試驗點,富含水冰及各類礦物資源,尤其是月球極區具有更高的探測價值。因此,技術成熟的航天大國仍將月球探測作為其深空探測的重要任務之一,紛紛提出建立月球科研站或基地的構想。同時,月球作為深空探測的起點,是實現深空探測突破的首選目標,目前很多新興航天國家和機構都將月球探測列為首次深空探測活動的重點。
自1959年至今,月球探測經歷三個主要時期:初始探月高潮期(1959~1976)、冷戰結束寧靜期(1976~1994)、重返月球研發期(1994至21世紀前30年)。21世紀月球探測的戰略目標是建設月球科研站或基地,開發利用月球資源、能源與環境,為人類社會的可持續發展服務。在“克萊門汀”和“月球勘測者”之后,歐洲的SMART—1計劃、日本的“月球—A”和“月神”計劃以及印度的月球探測計劃相繼實施。它們均以月球資源探測為主要目標,旨在為未來月球資源開發利用奠定基礎。縱觀世界各國21世紀月球探測計劃,與初期的月球探測相比,重返月球、建立月球科研站或基地的目標更明確,規模更宏大,參與國家更多。
美國于2004年提出了“重返月球”計劃,旨在建立月球基地,并以此為中轉站實現載人火星探測。牽牛星(Altair)號月球著陸器是美國國家航空航天局(NASA)星座計劃的關鍵組成部分,該計劃結合了航天器、運載火箭以及實現重返月球和太陽系其他目標天體的探測任務。①牽牛星號月球著陸器原計劃在2020年前運送宇航員和相關物資至月球表面,但在2010年由于經費問題該計劃被取消。然而,美國方面并未完全放棄月球探測。NASA在2014年發布了“月球貨運和軟著陸”倡議,旨在尋求與私營公司合作將有效載荷送上月面。目前,美國加利福尼亞州的月球快車公司的MX1著陸器已完成了有關地面試驗,預計將于2017年發射。商業途徑將是未來深空探測的另一發展趨勢。
俄羅斯在月球探測上取得過輝煌的成績。21世紀初,俄羅斯公布的空間探索計劃中,仍將月球探測放在了首位,提出了“月球—水珠”“月球—土壤”等一系列任務。②盡管近期俄羅斯的深空探測任務由于多種原因被反復延期,但俄羅斯方面始終堅定地將月球探測作為重點,并提出將于2030年實現載人月球探測。
歐空局(ESA)在21世紀初發布了“曙光”空間探索計劃(Aurora Programme),提出將月球作為載人火星探測的前哨基地。③2015年5月,歐空局宣稱最早將于2024年在月球背面建立基地,目前正在研發月球軟著陸技術。日本在2005年公布的空間探索規劃中指出,將重點開展月球探測和月球資源利用,通過軟著陸——采樣返回——載人登月三個階段實施月球探測計劃。2015年3月,日本宣布將于2018年執行月球軟著陸任務“月球探測小型著陸器”(Smart Lander for Investigating Moon, SLIM),旨在實現百米級的精確軟著陸。印度也計劃在2017年進行第二次月球探測,韓國則提出在2020年發射月球軌道器和著陸器。
中國是第三個實現月球軟著陸和巡視任務的國家。從2007年發射的“嫦娥一號”繞月探測,到2010年發射的“嫦娥二號”實現“一探三”,再到2013年發射的“嫦娥三號”月面軟著陸,中國探月工程“繞—落—回”三步走戰略④前兩步已取得圓滿成功,下一步將在2018年前后實現人類首次月球背面軟著陸與采樣返回任務,為開展更遠深空目標的探測活動奠定基礎。