50年前 1972年12月7日,美国成功发射阿波罗17号飞船。这是美国第7次,也是最后一次执行载人登月任务。飞船于1972年12月11日在月面成功着陆,在完成各项任务之后,于12月19日顺利返回地球。
图:阿波罗17号任务标志
在20世纪的六十年代,美苏争霸和太空竞赛是当时的主题。随着苏联发射了第一颗人造地球卫星,以及首次将航天员送入太空,成功地在这场竞赛中占得了先机,获得了多项太空领域的“第一”。在首轮竞赛中落后,最终引发了美国的“阿波罗”载人登月计划(Apollo Program);这项计划于1961年5月启动,其目的是在下一个十年内,实现载人登月,并能够让登月者安全返回地球。
计划成功了。在1969年7月20日,阿波罗11号的登月舱成功地降落在月表的静海;航天员阿姆斯特朗首次登上了月球表面,随后说出了那句世界闻名的话:“这是个人的一小步,但却是人类的一大步”。首次登月的成功,无疑对美国是一个极大的振奋,在随后的3年里,美国宇航局(NASA)先后组织了6次发射,其中5次成功登陆,1次出现故障但仍成功返回地球。
在1970年9月的时候,美国宇航局(NASA)已经正式宣布,由于经费投入的原因,阿波罗18号及其后续的登月任务取消,而这本来应该是个更为庞大的计划。所以在当时,阿波罗16、17号任务便明确为最后两次登月任务。由于发射台故障,原本计划在1972年12月6日傍晚发射的阿波罗17号飞船,被推迟到了午夜;在当地时间的12月7日深夜12点33分,土星5号运载火箭5A-512顺利腾空,搭载着三名航天员塞尔南、施密特和埃文斯奔向月球。这也是阿波罗计划中唯一一次在夜间的发射。
图:1972年12月7日,土星五号SA-512发射,这是阿波罗计划中唯一一次在夜间的发射。
12月10日,飞船顺利进入了环月轨道;与其他的阿波罗系列飞船类似,此次的登月行动,由塞尔南、施密特两人驾驶“挑战者”号登月舱实施登月,埃文斯则留在环月轨道上的指令舱里,负责接应等其他事项。12月11日,登月舱降落在月球表面的金牛-利特罗峡谷,因为那里可能有着更为活跃的地质活动。在此次登月行动中,两位航天员一共进行了3次出舱活动,他们驾驶着月球车,在月表行驶了超过30公里的距离,收集了110公斤的各类岩石和土壤样品,以及在月球表面架设了多套科学仪器,用以开展有关月球引力、月震和其他相关方面的研究。而留在环月轨道上的指令舱和服务舱里,也搭载了一批科学仪器,包括红外扫描辐射计、远紫外线分光计、各类相机和高度计等,甚至还有5只小鼠,用来开展相关的生物学实验。
考虑到此次任务的特点,施密特是历次阿波罗任务中,首次由科学家直接担任航天员的人选;在接受阿波罗计划相关培训之前,他作为专业的地质学家,一直在美国地质调查局和哈佛大学从事科研工作。而此次任务的两大主要目标,也就是在月表获取更古老的月壤样品以及调查登月地点是否存在火山活动,这正是施密特最熟悉的领域。在第三次出舱活动中,施密特采集得到的一块编号为76535的岩石,是未经重大地质活动影响的、最为古老的月球橄长岩。
图:蓝色弹珠(The blue marble)。1972年12月7日,处于地月转移轨道的阿波罗17号乘组拍下的地球全景照片。当时飞船位于距离地球2.9万公里处,且正好背对着太阳,因而有着绝佳的拍摄角度。当时的地球在飞船里看来,就像是一颗蓝色的弹珠,照片因而得名。微信程序启动界面里的地球,就来自这张图像。
最终,在月面停留了约75小时之后,塞尔南、施密特两人完成了各项预定的任务,乘坐登月舱的返回部分顺利升空,2个多小时后,与环月轨道上的埃文斯重新会合。12月16日,三位航天员乘坐着指令舱和服务舱返回地球,19日下午,指令舱坠入南太平洋,随后迅速被打捞回收。阿波罗17号任务顺利完成,这也标志着20世纪载人月球探索任务的结束。
实际上,阿波罗计划一共进行了11次太空飞行。其中,第一次阿波罗计划的飞行,开始于1968年;前4次飞行只是对阿波罗计划中的各项设备进行了测试,在后续的7次飞行中,有6次在月球表面成功着陆,先后一共有12名航天员登上了月球表面。在15号、16号、17号三次任务中,还把月球车运到了月表,这极大地扩展了航天员们的探测范围。在这一系列任务期间,航天员们在近月轨道进行了30余项科学实验,在月表进行了60余项科学实验,从月表的6个不同区域取回了382千克月壤样品,拍摄记录了近3万张高分辨率照片。阿波罗计划在月表所做的各类科学实验,也取得了丰硕的成果,让人类有机会更好地了解月球的表面特性、物质化学成分、光学特性, 更深入地探测了月球的重力场、磁场、月震,这都加深了人们对月球和太阳系的了解。无疑,阿波罗计划取得了巨大的成功。
图:阿波罗17号任务的指令长尤金·塞尔南驾驶月球车在月面行驶
出于各种原因,探月任务在随后的几十年中被终止,取而代之的是位于近地轨道的空间站计划。但是阿波罗计划的收获仍然是巨大的,在把人类送上月球的同时,它也触发了其他科技领域的进步,这包括石英钟、水净化装置、耐火面料、微型除颤仪、冻干速食食品等一系列新发明,给地球上的生活也带来了显著变化。
当然,人类对于月球的向往也一直在持续。2009年,美国重新提出了重返月球的所谓“星座计划”,当时的目标是在2020年重新实现载人登月;后来逐渐演变成“月球门户计划”,以及最新的“阿尔忒弥斯计划”,试图在2024年实现人类重返月球的目标。原定于2022年8月29日发射的阿尔忒弥斯1号任务的首枚火箭“太空发射系统”(SLS),因为技术原因不断被推迟,并最终在11月16日顺利完成了首次发射。如果一切顺利,阿尔忒弥斯1号将会把无人状态的猎户座飞船送往环月轨道,为后续的载人登月做好准备。
与此同时,我国的载人登月计划也在紧锣密鼓地实施之中。在2004到2020年间,我国成功地实施了“绕”、“落”、“回”三步走的探月工程,这就是“嫦娥工程”,所收集到的月面信息、月壤样本,已经为后续的载人登月打下了坚实的基础。而在“大”三步走战略规划中,第二步的载人登月、第三步的长久驻月,也已经开始了后续的论证研究,载人登月方案的深化论证和关键技术攻关,已经在有条不紊地推进之中;工程所需的大推力火箭正在研制之中,火箭的关键部分——500吨级的大推力发动机,已经试车成功,将满足我国在空间装备、载人登月、深空探索等航天活动中的各项需求。
图:1972年12月13日,阿波罗17号航天员施密特正在月表巨石“特雷西岩石”(Tracy’s Rock)旁进行舱外活动。照片由塞尔南拍摄,远处是他们的月球车,这是第三辆登上月球的月球车。
50年前,人类最后一次登上月球。但这必然只是暂时的,我们需要保持积极和热情,持续去探索和发现。新的一轮太空探索热潮,即将到来。
天文史上的12月
410年前
1612年12月28日,伽利略首次观测到海王星,但是他当时误以为这是一颗恒星;
140年前
1882年12月6日,发生了金星凌日的天象,这是在19世纪的第二次、也是最后一次金星凌日。下一次的金星凌日,则要到2004年6月8日才能看到;
140年前
1882年12月11日,德国著名物理学家马克斯·玻恩(Max Born,1882年12月11日—1970年1月5日)诞生;
140年前
1882年12月28日,英国著名天文学家爱丁顿(Arthur Stanley Eddington,1882年12月28日—1944年11月22日)诞生;
115年前
1907年12月23日,法国天文学家皮埃尔·让森(Pierre Jules César Janssen,1824年2月22日-1907年12月23日)逝世,他在1868年的日食观测时,首次通过光谱发现了氦元素;
65年前
1957年12月6日,美国首次尝试用先锋号运载火箭(Vanguard)发射其首颗人造地球卫星,不过,在发射过程中发生了爆炸而失败;
60年前
1962年12月14日,美国发射的水手2号(Mariner 2)探测器首次成功飞掠金星;
30年前
1992年12月8日,为了借助地球引力进行加速,伽利略号木星探测器第二次飞掠地球;
20年前
2002年12月30日,神舟四号飞船在酒泉卫星发射中心成功发射。这是我国载人航天工程发射的第四艘飞船,除没有载人外,技术状态与载人飞船完全一致。神舟四号的成功发射,为后续的神舟五号首次成功载人飞行打下了坚实的基础;
10年前
2012年12月8日,货运龙飞船(Dragon)首次搭载在猎鹰9号火箭上成功发射升空进入环绕地球轨道,并于数小时后返回地面,这意味着SpaceX成为首个掌握了飞船发射、环绕和回收技术的私营公司。
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