科普 》 揭秘中国探月工程：月球密码   》 第20节：起步维艰的美国探月      双平 Shuang Ping

　　3. 起步维艰的美国探月
　　与苏联的辉煌相比，美国的起步显得更为艰难。美国探月初期发射的5颗“先驱者”探测器几乎没有一个获得成功，它失败的主要因是，火箭没有足够的推力使之达到地球的逃逸速度并送到月球轨道，虽然“先驱者”4号勉强成功，但它飞越月球时距月球尚有近6000千米之遥，它的探测仪器基本没有发挥作用。
　　美国的“徘徊者”系列探测器从1961年到1965年间一共发射了9次，是用“徘徊者”的身躯活生生地砸向月球，利用高速撞击月球“壮烈牺牲”前的瞬间拍摄月球表面，并将拍摄的信息传送回地球，目的是获得月球形貌近距离照片，为在月面硬着陆提供参考数据。但“徘徊者”计划就像它不太吉祥的名字一样，在最初阶段遭受了巨大的挫折，前6次发射它们总在地月间徘徊不前均告失败，直到1964年7月“徘徊者7号”才首次圆满完成了任务，并在撞击月球前向地面发送了4316幅高质量的月球面。其中，它的最后一幅面是在距月面仅426米高时拍摄的，揭示了不到1米大小的细节。“徘徊者8号”飞向了静海内一个平坦的区域。它发现那里的地形虽然是坡势平缓的平，但到处都是月坑。看来，要为“阿波罗”飞船选择又开阔又没有月坑的区域是十分困难的。“徘徊者”7、8、9号后来工作得比较顺利，它们共发回了上万幅照片。
　　“勘察者”计划是继“徘徊者”之后的一项大胆的月球软着陆计划。但“勘察者”的研制工作遇到了许多技术难题，造成了严重的进度延误。面对计划严重受阻，美国不得不将初步工作指标降低到“勘察者”飞行任务所需的最低水平——把975千克有效载荷送入月球轨道，并使科学有效载荷减少到45千克左右。该系列探测器共发射了7个，其中5个在月球上实现了软着陆，一个在修正航线时发生了滚转而失败，另一个在着陆时神秘失踪。
　　1966年是月球探测好戏连台的一年。在苏联的“月球9号”率先实现月球软着陆后不到4个月，美国的“勘察者1号”探测器便以第二名的身份于6月2日轻柔地着陆在风暴洋内一块平地带，随后成功传回了11240幅图片。“勘察者1号”发现了一片点缀着无数个月坑并散布着大大小小、形状各异的岩石的荒。它没有发现很深的软土层，分析人员据此推断月面的硬度足以支撑探测器和人体。此后的一年半时间里，美国又连续发射了6个“勘察者”探测器，其中4个取得了成功。
　　在为阿波罗12号飞船寻找着陆地点的时候，美国亚利桑那大学发现了“勘察者3号”的准确降落点，借助月球图片作“向导”，1969年11月“阿波罗12号” 降落到离“勘察者3号”仅180米的地方。
　　1967年9月“勘察者5号”在静海一个月坑的陡峭内坡上着陆。它携带了一台阿尔法后向散射仪，该仪器对月面物质的化学成分进行了相当精确的分析，指出着陆区月表的化学成分类似于地球上的玄武岩。“勘察者5号”和6号在月球软着陆并完成考察任务后，还进行了发动机的瞬间点火，以试验火箭发动机会对月面产生什么影响。发动机点火后，“勘察者”飞到了距最初着陆点几米的新地点，从月面受到的侵蚀量不大这一点可以看出，发动机点火将不会给阿波罗飞船带来严重问题。1968年1月发射的“勘察者7号”是这项计划的最后一个探测器，它成功着陆在第谷月坑正北的一片高地上。
　　在“勘察者1号”升空后的两个月，美国无人月球探测器家族的第三个成员——“月球轨道器”开始了它的环月飞行旅程。“轨道器”的任务是对阿波罗飞船所有可能的着陆场进行拍照，测量月球周围的流星体通量，并通过对探测器的精确跟踪来确定月球的引力场。轨道器不仅完成了所有这些任务，而且取得了其他成果。“月球轨道器1号”于1966年8月发射，它对阿波罗飞船的9个主候选着陆场和7个次候选着陆场进行了大量拍摄，获得了质量甚佳的中等分辨率照片，此外还获得了一些月球背面的照片以及地球和月球的斜视照片。接下来的两颗“月球轨道器”分别于1966年11月和1967年2月发射，它们拍摄了20个候选着陆场的优质照片，再次拍摄了月球背面和其他具有科研价值的月球特征照片，另外还获得了月球地形的斜视景象。在“月球轨道器3号”所拍摄的阿波罗飞船候选着陆场中，还从无数个月坑之间找到了闪闪发光的“勘察者1号”。由于针对阿波罗计划的几项主要目标在第3次任务结束时就已基本实现，所以“月球轨道器”第4次和第5次飞行主要都用于实现更广泛的科学目标:第4次飞行期间对整个月球正面进行了拍摄，而第5次飞行则拍摄了月球正面36个有特殊科学意义的区域。此外，“轨道器”还拍摄了月球背面99％的区域，而且清晰度比此前利用地面望远镜拍摄的正面照片要好得多。
　　阿波罗飞船着陆场勘察工作取得了令人意外的结果，似乎月面上没有一处很平坦无月坑的地方，找不到符合阿波罗飞船着陆场最初规定的地点。因此，美国宇航局对登月训练设施进行了改造，以使航天员练习如何避开月坑，在相对平坦的地方降落。
　　根据“月球轨道器”获得的信息，月球附近没有对航天员安全构成威胁的辐射或流星体。通过对探测器轨道进行详细分析发现，这些轨道有轻微的摄动，表明月球的引力场是不均匀的，由此推断月球内部隐藏着一些质量密集区——“质量瘤”。这提醒阿波罗计划的规划人员在精确计算阿波罗飞船飞行轨迹时，要相应地考虑“质量瘤”引起的轨道摄动。发现和确定这些“质量瘤”，为登月舱高精度地着陆和准确交会提供了可靠性。
　　“徘徊者”、“勘察者”和“月球轨道器”是值得信赖的先遣队，它们为“阿波罗”飞船的载人飞行打下了良好的基础，美国人从此有了足够的信心，“阿波罗”出风头的时机终于来临了。



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【资料来源】首都师范大学出版社
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