中国航天解读之四:深空探测远逊美欧日俄

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当中国第一颗探月卫星——“嫦娥”1号迈出深空探测第一步，抵达38万公里外的月球时，美国的“旅行者”1号已经飞出了4万个地月距离，已经到达太阳系的边缘。而另一边厢，日本的“隼鸟”号探测器失而复得，在小行星上成功采样并返回地球，完成了美国也为做到过的壮举。在比月球更遥远的深空探测领域，中国目前还是一片空白。

中国探测器数量远远落后于欧美及日本。美国探测器的最远飞行距离大约是中国的4万倍。
世界主要航天国家深空探测数据对比
数据说明: 从上图数据中可以看出，美国深空探测器的最远飞行距离大约是中国的4万倍。无论从探测器数量和探测过的天体数，中国都远远落后于美国、欧洲、前苏联以及日本，且未进行任何采样返回。日本成功从小行星带回样本，美国亦不曾做到。综合实力：★★

美国四颗正在试图飞越太阳系的探测器：旅行者1号、2号，先驱者10号、11号。 在上一期策划中，我们知道“嫦娥”2号这颗探测器本身已经跻身世界先进月球卫星行列，但以“嫦娥”1号、2号为代表的中国深空探测第一步，是否也迈在了航天列强前列呢？非也——在深空探测的决心与实践上，中国目前严重落后于美国、苏联（俄罗斯）、欧洲、日本。 前苏联：火星探索屡败屡试苏联第一个发射人造地球卫星之后，美国和苏联都认识到了太空竞赛注定要蔓延到航天的方方面面：人造地球卫星需要竞赛，探月需要竞赛，载人航天需要竞赛，火星金星需要竞赛，寻找外星人也需要竞赛…… 除了探测月球，第一个将火箭瞄向更远天体、更深宇宙的，就是自恃火箭技术拥有巨大优势的苏联。 1960年10月1日，苏联为了抢夺“率先探测火星”的纪录，试图向火星发射一颗探测器——“战神”1号，但是发射失败，随后的“战神”2号也发射失败。接下来，准备飞往火星的“人造卫星”22号也失败，“火星”1号失败，“人造卫星”24号失败…… 2010年4月天文学家发现了苏联时代“月球车”1号留在月球的反光镜。 从此以后，苏联的深空探测开始和“失败”二字紧密相联，怎么也甩不掉。苏联往火星、金星发射了非常多的探测器，多得让人目不暇接，更让人怜惜，苏联的火星、金星任务几乎每次都失败。 直到1973年，苏联甚至还没找到去火星的道儿。这一年，它又发射了四个“火星”系列探测器，但均遭失败。1988年，苏联又发射了最后两颗探测器，也同样归于失败。之后，苏联解体，苏联（俄罗斯）再也没有触碰过火星。它似乎“五行缺火”，与火星八字不合。 苏联在金星着陆的金星4号。 1959年9月，苏联又发射了“月球”2号，两天后它飞抵月球，成功撞击了月球，是第一个到达月球的人类使者，首次实现了从地球到另一个天体的飞行。 同年10月，苏联“月球”3号飞往月球，三天后环绕到月球背面，拍摄了人类第一张月球背面照片。1966年2月，苏联的“月球”9号抢先在月球成功软着陆，又是人类第一次。 苏联的“金星”7号探测器。 苏联（俄罗斯）后来出版了很多书，回首那段痛苦的深空探索岁月。V·G·帕米诺夫就是其中一位。他是苏联火星、金星探测器的主要设计师，他在一本名叫《通往火星的坎坷之路》中，讲述了苏联在深空探测路上匪夷所思、数量惊人的失败。 归根结底，苏联的技术还是粗糙了些，深空测控网差点意思。但苏联开创、引领、坚持了一个前所未有的人类深空探测热潮。 美国：覆盖整个太阳系 美国对太空高级生命存在非常好奇，他们在“旅行者1号”上的金属碟片留下给外星人的信息。 在深空探测竞赛中，美国不甘落后，与苏联展开了针锋相对的深空探测竞争。苏联人的太空雄心，一再刺痛美国人。美国看到苏联对金星的野心持续不断，格外着急，立即决定兵分两路，在准备登月的同时，拿出一部分人力和财力来探测太阳系行星。于是，NASA喷气推进实验室开始对“徘徊者”月球探测器进行改造，制造出了“水手”系列行星探测器。1962年7月22日，美国宇航局第一颗金星探测器——“水手”1号发射。很不幸，携带探测器的火箭起飞后竟鬼使神差向不该飞的方向飞去，无奈之下，只能被美国空军摧毁了。 细算起来，美国共组织过10次对金星的探测，而苏联进行了32次，欧洲航天局进行了1次。总体上来讲，苏联获得了较多的金星成果，属于百折不挠型。不过，苏联的金星资料我们很少看到。 美国“海盗”探测器拍摄到著名的“火星人脸”。 在火星探测上美国很有感觉。1964年11月，美国宇航局从“水手”计划中抽调“水手”3号进行火星探测。这是美国首次发射的火星探测器，同苏联一样，它也以失败告终。紧接着，“水手”4号也于当月发射，它于1965年7月14日抵达距离火星表面不到9800千米的地方，拍摄了21张火星照片，同时探测到火星大气压还不到地球的1%，终结了所有“火星人”的科幻小说。“水手”4号取得了前所未有的成功。 1975年8月和9月，美国“海盗”1号、2号探测器相继发射，成功在火星表面着陆。通过对火星物质的检验，发现火星上存在生命的可能性几乎为零。不过，这次探测发现了一个日后风靡全世界的东西——火星人脸。 “海盗”火星探测计划之后，美国宇航局预算逐渐吃紧，只得集中全力搞航天飞机和天空实验室，无人探测活动基本不受重视，火星探测被迫停止。没想到，这一停就是17年。直到讨厌载人航天的新局长丹尼尔·戈尔丁上台，才重启火星探测，于1992年9月发射了耗资9.8亿美元的“火星观察者”号探测器。 然而，“火星观察者”太不争气，飞到火星后拍了一张黑白照片便失踪了。火星探索被迫再次中止，又搁置了四年。这期间有阴谋论者认为“火星观察者”根本没有失败，美国宇航局刻意隐瞒了“火星观察者”的目的，它其实是专门去研究“火星人脸”的，并大有收获……对此，美国宇航局则矢口否认。 “火星观察者”失败之后的四年间，又发生了一件令火星探索不能停止的重大事件。 1996年8月，美国宇航局科学家大卫·麦凯宣布，火星陨石ALH84001含有小虫子（微生物）化石。该陨石是美国国家自然科学基金会陨石搜寻小组成员罗伯特·斯科尔1984年在南极捡到的。这就是说，火星上有生命。 这个消息像“火星人脸”一样，立即引起了轩然大波，支持美国宇航局的声音一浪高过一浪。美国宇航局正巧顺势于当年发射了“火星全球勘探者”和“火星探路者”探测器，恢复了对火星的探测。 “火星全球勘探者”是美国宇航局新“火星探索”计划的先遣兵。新出炉的“火星探索”计划要在1996—2005年间每隔26个月（火星每隔26个月靠近地球一次）发射两颗无人火星探测器，最终确定火星上是否存在生命。1996年11月，美国宇航局发射了“火星全球勘探者”，12月4日发射了“火星探路者”探测器。 “火星全球勘探者”一年后进入火星轨道，首次竟然利用太阳能帆板进行了刹车。它利用高分辨率成像系统绘制了火星地图，帮助未来的“精神”号和“机会”号火星车寻找着陆点，为后续的探测器提供中继通信服务。“火星全球勘探者”传回的数据显示火星两极存在大量的冰，甚至可能有液态的水，这预示着生命存在的可能性。“勘探者”异常长寿，至今仍在工作。 美国“火星探路者”号着陆后拍摄的火星全景照片。 美国的“勇气号”火星车。 “火星探路者”经过7个月的飞行，于1997年7月在火星表面成功着陆，然后用遥控火星车进行了考察。 它发回了蔚为壮观的火星全色全景照片，使人类对火星地表景观有了更直观的认识。同时深入研究了火星气候，对火星岩石和土壤也有了初步了解。 1990年，发射“尤利西斯”号太阳探测器，着重对太阳两极进行近距离观测； 1995年，发射与欧洲合作的“SOHO”太阳探测器，着重对太阳活动和日地空间的研究，天文爱好者常用“SOHO”的图片搜寻小行星或彗星； 1998年，发射“深空”1号彗星探测器，该探测器第一次使用离子发动力，既轻便又持久，它先后探测了小行星1992KD、威尔逊-哈林顿彗星、博雷利彗星； 1999年，发射“星云”号彗星采样返回探测器，该探测器耗时五年，终于在距离地球3.8亿千米的太空中与“怀尔德-2”彗星尾部“相撞”，获取了彗星尘土样品，并于2006年1月返回美国，它将帮助研究太阳系起源问题； 2001年，发射“起源”号太阳风探测器，该探测器用高纯度蓝宝石、硅、金和金刚石等制成的收集装置，于发射三个月后采集太阳风粒子样本，2004年9月返回美国； 2002年，发射“等高线”彗星探测器； 2003年，发射“星系演化”探测器，对银河系以外的天空进行第一次紫外线测量，对宇宙中的若干星系的演化进行研究； 2004年，发射“信使”号水星探测器，将对距离太阳最近的行星进行细致的探索，搜集水星地质和大气组成方面的数据； 2005年，发射“深度撞击”号彗星探测器并释放撞击器，成功与“坦普尔-1”彗星相撞，利用撞击掀起的彗星物质进行研究，之后母船继续飞往另一颗名叫“坡辛”的彗星。不过，此次撞击也招来了一场跨国官司。一名俄罗斯女占星家以撞击彗星“破坏宇宙平衡”为由，将美国宇航局告上了俄罗斯法庭，索赔3亿美元精神赔偿。 美国的“新视野”号冥王星探测器。 2006年，发射“新视野”号探测器，目标是行星冥王星及更远的太阳系边缘，但该探测器还在赶路时，国际天文学联合会就开除了冥王星的“行星”资格。“新视野”号速度飞快，现已经飞越木星； 2007年，发射“黎明”号小行星探测器，将对盘踞于火星和木星之间的小行星带，尤其是谷神星和灶神星两颗最大的小行星进行探测，以研究45亿年前太阳系早期的情形和演化过程； 美国的太阳系探索计划，对它航天超级大国的促进，丝毫不比登陆月球来得少。现在看来，对太阳系、对宇宙深处的无人探索是那么必要、恰如其分，甚至载人宇宙飞行都不及。试想派一个机器人到外星球抓一把土拿回地球做研究，与耗巨资、冒大险、派浑身净事儿的地球人登陆拿回的样本有何不同？ 出发点为冷战竞赛的美国宇航局，经过这么一折腾，不自觉地拓宽了人类的见识，日后它将秉承此理念，继续走在探索宇宙的前列。 概括而言，美国各方面的技术基础较好，行星际探索成功率要比苏联高，探测也最丰富、有效、震撼，令人叹为观止。 欧洲：“哈勃”太空望远镜为人熟知 欧美与1978年联合发射The International Cometary Explorer。 欧洲不发展载人航天，一开始就十分重视深空探测。他们的原则就是和美国绑在一起做事，取得了很多经验，成果斐然。 1978年12月12日，欧洲和美国联合发射了The International Cometary Explorer，又名ISEE-3号，飞越哈雷彗星，探测了太阳风。1985年7月2号，发射Giotto，再次探测哈雷彗星。 “哈勃”太空望远镜。 “哈勃”太空望远镜拍摄到的经典星云照片。 1990年，和美国联合实现“哈勃”太空望远镜升空，“尤利西斯”太阳探测器发射。 1995年，和美国共同发射“SOHO”太阳探测器。 1997年，和美国联合发射“卡西尼-惠更斯”土星及土卫六探测器。 在取得一定技术和经验积累后，欧洲开始独立操作一些深空探测项目。 2003年，独立发射火星探测器“火星快车”，获得成功。但是随船携带的“猎兔犬2”号着陆器着陆后行失败。 同年，欧洲又独立发射了第一颗月球探测器——SMART-1，取得了成功。 2004年，发射“罗塞塔”彗星探测器，预计2014年到达轨道。 2005年，发射“金星快车”进行探测器。 与此前美苏深空探测相比，欧洲的探测起点很高，定位精准，技术扎实，合作伙伴可靠，成功率是航天大国中最高的，同时它也比较有特点，就是面铺的比较广，对月球、火星、金星、彗星、太阳都有探测，尤其是它和美国合作的“哈勃”望远镜，极大的促进了人类对宇宙的认识。另外欧洲与美国、俄罗斯的关系也是左右逢源，远非中国所能比拟。 日本：成功取回小行星微粒样本 日本“先驱”号彗星探测器。 航天技术总是和军事技术密切相关，日本航天一直在犹疑中前进，也没有国家愿意帮它。一定程度上它也是自主发展。它和欧洲一样，不发展载人航天，很重视的也是深空探测。 1985年，日本先后发射了“先驱”号和“行星-A”两颗探测器，探测了哈雷彗星和太阳风的关系。 1990年，发射“飞天”号月球探测器。 1998年，发射“行星-B”火星探测器，最后入轨火星时失败。 日本的“隼鸟”号小行星探测器失而复得，并采样返回地球。 日本“隼鸟号”带有小行星微粒的返回舱成功着陆，工作人员正在进行回收工作。 2003年，发射“隼鸟”号小行星探测器，这次任务比较有趣，在两颗小卫星失败的情况下，母星亲自降落，一度与地球丧失联系，控制人员宣布任务失败，后来又奇迹复活，破天荒地取到了小行星样本，并于2010年返回地球，降落在澳大利亚。“隼鸟”号取得的成就包括利用耗能低的离子引擎，电离氙气喷射提供动力，实现了长距离运行；近距离的拍摄了小行星的照片，研究了小行星结构，以及从小行星上抓取了岩土样本等，但是对样本的研究目前尚未有重大的科研进展的消息传出。 2006年，和美国合作，发射“日之出”太阳探测器。 2007年，赶在中国之前，发射“辉夜姬”月球探测器。 可见，日本在深空探测上相当有建树，和欧洲水平相当，已经远远地将中国、印度抛在了后面。 中国的火星探测：搭俄罗斯“便车” 中国第一颗火星探测器“萤火一号”外观效果图。 作为日本的紧邻，此前中国因为航天事业重心和他国不一样等原因，深空探测一直没怎么开展起来。直到今天的嫦娥一期工程才算迈出了深空探测第一步。 从“嫦娥”2号的技术水平来看，中国的探月水平上升很快，但是更长远的深空探测计划不明朗。只有一颗小卫星“萤火”1号打算跟随俄罗斯的火星探测器“福布斯”飞赴火星。 “萤火一号”是中国自行研发制造的首个火星探测器，身长、身宽均为75厘米，身高60厘米，太阳能帆板张开时为7.85米，体重110千克。而美国“勇气号”、“机遇号”为180千克，今年美国计划发射的新型火箭车体重达600千克，与它们相比，“萤火一号”是火星探测器家族中名副其实的“小个子”和“轻骑兵”。 承担发射任务的“天顶”号运载火箭，将中俄联合探测器送至圆形地球停泊轨道；在停泊轨道上飞行2圈后将转移到过渡椭圆轨道上，飞行1圈后被送入地火转移轨道；探测器在转移轨道上经过10—11个月的巡航段飞行后到达环绕火星轨道。 约3.8亿公里的行程中，“萤火一号”主要将带“四大件”探火星——等离子体探测包、光学成像仪、磁通门磁强计、掩星探测接收机，还有两台摄像机。“萤火一号”将开展如下目标任务：探测火星的空间磁场强度、电离层和粒子分布及其变化规律；探测火星大气离子的逃逸率；探测火星地形、地貌和沙尘暴；探测火星赤道区重力场；探测火星上水的消失机制等。 但是俄罗斯（苏联）在火星的失败记录令人忧心，该计划也被推迟。至于金星探测、水星探测、木星探测……对中国人还是影子。2010年，当日本的“隼鸟”号小行星探测器失而复得，并采样返回地球时，给了中国航天人一个激励。中国深空探测计划必须要长远考虑了，否则，面对的就是落后。中国必须勇于面对挑战。 结语 2007年11月6日，当中国第一颗探月卫星——“嫦娥”1号迈出深空探测第一步，抵达38万公里外的月球，最远完成了1个地月距离时，美国的“旅行者”1号已经飞出了4万个地月距离，目前已经到达太阳系的边缘——这就是中美深空探测上的巨大差距。从某种意义上讲，中国的探测器什么时候能够追上美国“旅行者”1号的成就，中国才真正地赶上了美国。 当然，侧重点不一样，中国一直将有限的资金用在载人航天、月球探测及其他民用航天项目上，当然还有地面更重要的各种民生工程，一直未能腾出空来好好琢磨更深更远宇宙探索。然而，未来航天趋势是什么，究竟什么样的航天活动才能获得真正的关注与支持，获得真正的魅力，获得经济动力，值得中国思考。 综合实力：★★　（文/龚郈力）