执行撞月使命的探测器

　　从1959年苏联发射第一颗月球探测器至今，人类已经发射了硬着陆探测器、月球轨道器（即绕月探测器或月球卫星）、软着陆探测器、月面巡视探测器、自动取样返回探测器等不同类型的月球探测器，其中硬着陆探测器和一些绕月探测器是在受控方式下撞击在月球表面的，这些探测器主要包括苏联的月球-2号、美国的“徘徊者”硬着陆探测器、月球轨道器、“月球勘探者”探测器、欧洲航天局的“智慧-1号”探测器等。

　　着陆月球的开创者


　　月球-2号是人类成功发射的第一个月球硬着陆器，也是最早来到月球上的人类文明的使者。1959年9月12日，在苏联首次将一颗月球探测器——月球-1号送到月球上空之后仅仅8个月，苏联的“月球-2号”伴随“月球号”火箭的呼啸再次升空，对准月球飞奔而去，于9月14日抵达月球，随后这颗390千克的探测器以每秒3.3千米的速度撞击在月球上的两座环形山之间；在撞到月面之前，月球-2号向地球发回了有关月球磁场和辐射带的重要数据。这次任务带去了苏联的国旗，是人类文明史上第一次将人造物体降落在月球上。

　　舍生取义的勇敢探险者


　　20世纪60年代，为顺利实施阿波罗载人登月计划，美国实施了三项无人月球探测计划，用“徘徊者”硬着陆探测器对月面进行初步观测；用“勘察者”月球软着陆对月面的力学特性进行现场考察；再用“月球轨道器”环月轨道探测器对月球进行测绘并为选择着陆场获取数据。这些计划的目标最初是针对月球表面进行科学研究而提出的，其中“徘徊者”是第一批以撞击月球的方式获取科学数据的探测器，可以说它们是为获取月球科学数据而舍生取义的勇士。


　　美国先后发射了9颗“徘徊者”硬着陆探测器，它们的任务是在撞击月球前的暂短时间内拍摄月球照片并实时传回地球。在高速撞向月球的过程中，“徘徊者”携带的电视摄像机不断地进行拍摄，以获得高分辨率月面图像。


　　从1961年至1965年，美国发射了9颗“徘徊者”硬着陆探测器，其中前6颗均告失败，“徘徊者7号”首次圆满完成撞击月球任务。1964年7月28日，“宇宙神-阿金纳B”运载火箭搭载着“徘徊者7号”发射升空准确进入预定轨道，在完成拍摄月球表面的任务后，于7月31日撞击月面，“徘徊者7号”在高速撞击月球之前拍摄月球表面之前，共向地面发送了4316幅高质量的月球画面，其中，它的最后一幅画面是在距月面仅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。它发现那里的地形与风暴洋类似：坡势平缓的平原，到处都是月坑，从而为“阿波罗”飞船着陆选址提供了重要信息。“徘徊者9号”坠落在阿尔芬斯月坑之前发回了5814幅照片，这幅照片显示了约0.3米大小的细节情况。

　　首颗在控制状态下撞月的绕月探测器


　　月球轨道器1号是美国于20世纪60年代研制的首颗围绕月球运行的探测器，它的主要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。“月球轨道器1号”于1966年8月10日发射升空，在对阿波罗飞船的9个主候选着陆场和7个次候选着陆场以及部分月球背面地区进行了大量拍摄，获得了质量甚佳的中等分辨率照片之后，于1966年10月按照指令硬着陆在月球上。该探测器还在撞月前进行了照相观测，并发回了207幅照片。从1966年到1967年，美国发射了5颗“月球轨道器”环月轨道探测器，除月球轨道器1号在控制的方式下成功撞月外，有的月球轨道器则随着轨道的降低，在失去控制的方式下自由坠毁在月球表面。


　　

　　找水的使者


　　月球上到底有没有水的问题，长期以来就是科学家们关注的一个焦点。1994年美国的“克莱门汀号”探测器获得月球南极地区上可能存在水的证据，为此美国宇航局在1998年发射了“月球勘探者”探测器去进一步寻找月球南极地区有水冰存在的证据。“月球勘探者”首先进入环绕月球的轨道，利用其专门探测水冰的中子谱仪等有效载荷，在环月轨道上对月球进行遥感探测，随后在其寿命即将结束之时撞向月球，以进一步探测月球上是否存在水冰。


　　美国国家航空航天局的研究人员相信，当重达160千克的“月球勘探者号”高速撞向月球南极的一个可能存在水冰的区域时，释放的能量很可能撞开一个大坑。如果水冰确实存在于月表月壤层中，撞击力将足以使水冰蒸发或溅射出一团水蒸气，地面和空间的探测设备通过观测水汽云可以判断是否有水存在的证据。1999年7月31日，地面指挥人员下达了最后的撞击命令，这个探测器以6115 千米/时的速度向月球极地预定目标表面猛烈撞去。这一撞击能量相当于140辆2吨重的小汽车同时以每小时200千米的速度相撞所产生的能量。科学家原本估计撞击将激发18 千克左右的水蒸气供地基和天基望远镜观测，从而得到无可争议的存在水冰的证据。遗憾的是，“月球勘探者号”撞击后却没有出现期待中的水汽云，哈勃空间望远镜和得克萨斯大学麦克唐纳天文台地基探测设备均没有探测到任何有关水的信息。“月球勘探者号”的“光荣殉职”没有换来水蒸汽信号，这给月球上到底是否存在水的问题留下了阴影，但现在还不能得出月球上不存在水的结论，科学家们对此也给出了多种合理的解释，因此对月球是否存在水还需要进一步地开展探测与研究。

　　欧洲第一颗月球探测器


　　北京时间2003年9月28日法属圭亚那库鲁航天中心传出震耳欲聋的轰鸣声，“阿里安-5”火箭搭载着“智慧-1号”发射升空。“智慧-1号”不仅是欧洲第一枚月球探测器，标志着欧洲探月行动的正式开始，也是人类进入21世纪以来进行的第一次探月活动。智慧-1号在太空中遨游14个月，对多项新技术进行了验证，然后于2004年11月接近月球，2005年3月进入预定的环月球轨道，它在环月轨道上飞行1年左右时间，并利用携带的多色微型相机、月表红外探测器、X射线成像仪等先进仪器，收集月球地质、地貌、矿物和月球环境数据，以帮助科学家更好地认识地-月系统。


　　2006年下半年，在推进剂燃料即将耗尽之前，欧洲航天局的地面控制人员对“智慧-1号”进行了多次飞行轨道调整，于2006年9月3日以将近2千米每秒的速度（垂直速度为70千米/小时）和一定的倾斜角度，撞向预先选定的月球优湖地区（撞击点位置：西经46.2o，南纬34.4o）。在接近月面的过程中，“智慧-1号”采用其携带的“先进月球成像实验仪”获取了高清晰度的三维图像，还用小型X射线光谱仪、红外光谱仪从较低高度对月面区域进行详细的观测。“智慧-1号”对月球的这一撞击，产生了一团小闪光，扬起宽约10千米的月球尘埃带，持续时间长达5~10分钟，并最终在月面撞出一个直径约3~10千米、深1米的坑。欧洲航天局利用地面设备对整个过程进行了观察和监测。观察和分析撞击产生的闪光和溅射的尘埃，可以了解撞击的物理机制、月面表面性质和撞击过程中探测器的运动方式，这些数据对未来的月球探测计划具有重要的参考价值。

　　月球探测的新生力量


　　印度于2008年10月22日发射了印度首颗月球探测器——月船-1号，11月12日该探测器成功进入绕月飞行的工作轨道，2天后它释放了一个用于撞击月球的月球撞击探测器（MIP），并实现了预定的撞击计划。MIP于印度时间2008年11月14日与月船-1号分离，随后它启动减速火箭降低飞行速度以进入下降轨道，然后向月面俯冲，在下降过程中，MIP携带的三个有效载荷进行了探测工作：视频成像仪拍摄了月面高分辨率影像，质谱仪对月表上空极稀薄大气进行了探测，雷达高度计记录的MIP的下降速率，MIP获得的这些信息在其下降的过程中将不断地返回给月船-1号，月船-1号探测器星载存贮器记录这些信息，随后读出信息并转发给地面测控中心。其中，雷达高度计记录的MIP的下降速率等数据对于印度后续的月球软着陆探测任务能够提供帮助。