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【长期连载】从月球一号到嫦娥四号,人类深空探测60年

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发表于 2019-1-11 20:27 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 Sizzy 于 2019-1-14 14:08 编辑

【写在前面】
2009年,美国的《国家地理》杂志做了一篇深空探测50年的特刊

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当年考研之余的我,根据这篇特刊,在深夜中从维基百科、NASA、美国行星学会、欧空局、俄罗斯宇航、JAXA、中国航天科技集团等地收集的资料,在百度贴吧开始漫长的连载之路

原帖地址:https://tieba.baidu.com/p/1843571538

10年过去,人类的深空探索步伐更进一步,已经有探测器第四次造访木星,第一次飞跃距离太阳最远的矮行星冥王星,第一次有探测器降落到月球背面,第一次近距离接触日冕等壮举出现,人类的运载火箭家族也多了SpaceX、长征五号等新成员,新的深空探索竞赛大幕已经开启

从今天起,伴随着嫦娥四号在月球完美完成工程任务,拍摄下人类第一张月球背面全景图的契机,本帖在超级大本营重新开启

005SySbsly1fz2qp8wfszj30f60m84n0.jpg

资料来源:

09年原贴、维基百科、NASA几大任务官网、ESA、JAXA、俄罗斯宇航、航空航天港论坛

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 楼主| 发表于 2019-1-11 21:33 | 显示全部楼层

RE: 【长期连载】人类深空探测60年

本帖最后由 Sizzy 于 2019-1-14 15:03 编辑

【月球探索】
Lunar_Exploration_RK2011_1200x700.jpg
月球,我们的近邻。从上世纪20年代就有人设想用大炮或火箭打到上面旅行。到1958年,美苏接连开始发射探测器,但到了1959年才实现成功到达月球附近。至今已有80多次探测任务,分别有美国、苏联、中国、日本、印度、欧空局等国。

Luna1865_Lewis_Morris_Rutherfurd.jpg
1865年的月球照片,这在当时已经是高清晰度解析了!

【1】1959-1964
这是月球探测起步阶段,伴随着苏联和美国两大国之间航天竞赛,月球这个近水楼台成为双方争夺太空霸权的一个制高点,早在上世纪40年代,就有人向英美等国提交在月球上建立军事基地的备忘录。

在这一时期,苏联有月球1、2、3、4号,分别经历了飞近月球、飞到背面、撞上月球、发射小登陆器等壮举
美国则有先驱者系列,以及游骑兵“自杀式”撞月飞船,游骑兵系列是为后续阿波罗登月计划做好准备

1958
【美国】1958-03-17 先驱者0号(Pioneer 0)- 第一个尝试去月球的探测器,没发射成功
【苏联】1958-09-23 月球E1 (Luna E1)- 发射失败
【美国】1958-10-11 先驱者1号(Pioneer 1)- 发射失败
【苏联】1958-11-08 月球E1二号机(Luna E1 No.2)-发射失败
【美国】1958-12-08 先驱者3号(Luna 3)- 发射失败

1959
【苏联】1959-01-02 月球1号 (Luna 1)- 成功:人类第一个飞越月球的探测器,深空探测时代开启
【美国】1959-03-03 先驱者4号 (Pioneer 4)- 部分成功:美国第一个飞越月球的探测器
【苏联】1959-07-28 月球E1三号机(Luna E1 No.3)- 发射失败
【苏联】1959-09-12 月球2号 (Luna 2)- 成功:人类第一次撞击月球
【苏联】1959-10-04 月球3号 (Luna 3)- 成功:人类第一次拍摄到月球背面

【美国】1959-11-26 先驱者P3(Pioneer P3)- 发射失败

1960
【苏联】1959-04-15 月球E3一号机(Luna E3 No.1)- 发射失败
【苏联】1959-04-16 月球E3二号机(Luna E3 No.2)- 发射失败
【美国】1960-09-25 先驱者P30(Pioneer P30)- 发射失败
【美国】1960-11-15 先驱者P31(Pioneer P31)- 发射失败

1961
【美国】1961-08-23 游骑兵1号(Ranger 1)- 月球测试飞行(月球没去成)
【美国】1961-11-18 游骑兵2号(Ranger 2)- 月球测试飞行(月球没去成)

1962
【美国】1962-01-26 游骑兵3号(Ranger 3)- 月球测试撞击(没撞成)
【美国】1962-04-23 游骑兵4号(Ranger 4)- 月球测试撞击(坠毁)
【美国】1962-10-18 游骑兵5号(Ranger 5)- 月球测试撞击(没撞成)

1963
【苏联】1963-01-04 月球E6二号机(Luna E6 No.2)月球着陆任务(偏离轨道)
【苏联】1963-02-03 月球E6三号机(Luna E6 No.3)发射失败
【苏联】1963-04-02 月球4号(Luna 4)- 登陆月球任务 (未能登陆)

1964
【美国】1964-01-30 游骑兵6号(Ranger 6)- 撞击月球卫星 (摄影机故障)
【苏联】1964-03-20 月球E6五号机(Luna E3 No.5)- 发射失败
【苏联】1964-03-20 月球E6六号机(Luna E3 No.6)- 发射失败
【美国】1964-07-28 游骑兵7号(Ranger 7)- 成功撞月
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发表于 2019-1-14 02:16 | 显示全部楼层
请继续连载 我会根据内容加精
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 楼主| 发表于 2019-1-14 12:36 | 显示全部楼层

RE: 【长期连载】人类深空探测60年

本帖最后由 Sizzy 于 2019-1-14 12:50 编辑

【美国】【先驱者0号、1号】
2019-01-14_113031.jpg
1958年10月11日,“先驱者1号(Pioneer 1)”月球探测火箭在佛罗里达州卡纳维拉尔角发射,这是刚刚成立的美国航天局承担的第一个任务,但这个探测器并没有进入轨道,成为早期月球探测中许多失败案例之一。
美国-1958-先驱者2.png
先驱者1号,连同之前的先驱者0号,都是试图到达并环绕月球的早期卫星,重量不到40公斤,采用早期的雷神系列火箭发射,这些火箭早期性能不大稳定,经常爆炸。不过经过几十年的完善,他们的后代——德尔塔系列火箭已经成为美国太空发射联盟的主力火箭。

【苏联】【月球2号】
苏联-1959 Luna_1A.jpg
此时的苏联也在秘密推进月球探测计划,1958年开始发射月球系列探测器。早期的月球探测器是一个圆球搭配许多天线的设计,
1959年9月12日,苏联发射的“月球2号(Luna 2)”成为第一个抵达月球的人造物体。
苏联-1959 Luna_1_火箭2.jpg
苏联-1959 Luna_1_rocket.jpg
(月球1号、2号在火箭上的示意图)
“月球2号”是一个撞击器,发射后不到两天就撞击到月球表面,速度超过了10460千米/小时。
苏联-1959 Luna_2 核心部分.JPG
“月球2号”携带的核心部分有一个金属球体,球体上布满了不锈钢小徽章,上面有西里尔字母的“CCCP(苏联)”,以及苏联国徽。内部有炸药,旨在将苏联抵达月球的标志物散布到着陆点附件。
苏联-1959 Luna_1_邮票.jpg
苏联为这次任务做的纪念邮票

【美国】【先驱者4号】
苏联的月球撞击成功刺激了老美,他们紧接着在1959年4月发射先驱者4号
2019-01-14_114317.jpg
发射场景
美国-1959-Pioneer-3-4.gif
这个探测器上部呈圆锥体,高51厘米,底部直径23厘米,重6.1千克。1959年3月4日,这个探测器从距离月球表面6万公里上空飞跃月球后,便进入环绕太阳公转的日心轨道上。


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 楼主| 发表于 2019-1-14 12:57 | 显示全部楼层

RE: 【长期连载】人类深空探测60年

【苏联】【月球3号】
月球3号是苏联“月球计划”的第二代第三型号的第一颗探测器,于1959年10月4日发射。它是世界上第一个拍得月球背面照片的航天器。1959年10月7日,月球3号在飞过月球背面时发回了29祯图像,覆盖了月球背面70%的面积。
苏联-1959 Luna_3复制品.jpg
(月球3号复制品)
Luna_3_moon.jpg
(月球3号传回的月球背面影像)
苏联-1959 Luna_3 纪念邮票.jpg
苏联官方发行的纪念邮票
这个探测器在拍摄完成月球背面后,返回到了绕地球轨道,并且成为了地球的一颗人造卫星,以下是它风骚的轨迹
2019-01-14_125647.jpg
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 楼主| 发表于 2019-1-14 13:07 | 显示全部楼层
【苏联】【月球4号】
从月球4号开始,苏联正式展开雄心勃勃的无人月球登陆活动
苏联-1963 Luna_4 -复制品-接近月球表面但未登陆.jpg
苏联航天部门当时计划让它在月球上实现软着陆,但由于轨道偏差而失败。1963年4月5日13时25分(UTC时间),月球4号在距离月球8336.2千米处飞过,后来成为一颗地球卫星。

【苏联】【月球5号、6号、7号】
苏联-1963 Luna_4 接近月球表面但未登陆.jpg
月球5号于1965年5月12日在月球上硬着陆,没有完成软着陆。
月球6号于1965年6月11日,在距离月球159612.8公里上空飞过,没有着陆
月球7号由于制动火箭的过早点火和过早关机,于1965年10月7日于月球风暴洋坠毁
月球8号则是由于制动火箭没有开启,导致于1965年12月6日坠毁于风暴洋
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 楼主| 发表于 2019-1-14 13:23 | 显示全部楼层
本帖最后由 Sizzy 于 2019-1-14 13:26 编辑

【苏联】【月球9号】人类第一次在地球以外天体软着陆

终于,功夫不负有心人,在多次失败尝试之后,苏联人终于在1966年实现了人类第一次在外行星的软着陆

(月球9号复制品)
月球9号轨道质量1538千克,高度为2.7米。它由登月舱、仪器舱、发动机系统等几个部分组成。 登月舱是登月任务的核心所在。上半部分为电视照相机设备,下半部则是电池、热控制器、通讯系统。
苏联-1966 Luna_9 首次着陆月球-着陆器.jpg
(月球9号登月舱)
登月舱是登月任务的核心所在,它呈卵形,直径约58厘米,质量为99千克。包含有用于在月表着陆的减震装置,可以保护舱内仪器。上半部分为电视照相机设备,相机重1.5千克,功耗2.5瓦,镜头可在上11度、下18度范围内调节,最大分辨可达1.5-2毫米;下半部则是化学电池、热控制器、通讯系统。着陆后,4个花瓣形装置向上打开,可以起到稳定作用,同时它们也作为天线系统的组成部份使用;然后伸出4个75米长的鞭形天线,用于与地球接收站进行通信。

(着陆器复原款)
当完全展开时包括打开的花瓣形天线在内,登月舱最大直径达160厘米,高度达112厘米
在月面着陆时,登月舱在月球9号反推发动机与月面接触前的一瞬间从月球9号中弹出并落在月面,舱内的减振装置可以保护舱内仪器。
月球9号的相机重1.5千克,功耗2.5瓦,呈直径8厘米、长25厘米的圆柱形,它与水平面形成16度夹角,以确保视场直接对准月球表面,图像覆盖范围为向上11度、向下18度。 相机的焦距为1.5米到无穷远,在1.5米距离被观测物体时,可分辨清楚1.5-2毫米的物体。
旋转镜头可以在垂直机转动以进行扫描,同时还可在水平面转动进行扫描。

为了纪念这次创举,苏联专门发了邮票作为纪念

与此同时,英国Jodrell Bank射电望远镜在同时监测这个探测器的信号,并获取月球9号第一次在月面拍摄的照片
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 楼主| 发表于 2019-1-14 13:50 | 显示全部楼层

RE: 【长期连载】人类深空探测60年

【美国】【游骑兵计划】

在苏联疯狂地进行月球着陆计划的同时,美国人于1961年开始了阿波罗计划。然而当时人类对于月球还知之甚少情况下,发射硬着陆、软着陆探测器去月球探道是必然。美国的游骑兵(Ranger)计划并就此诞生,它的主要任务是测试后续进行月球和行星任务所需要的函数和机械零件性能是否适用,其次的辅助目的是研究在行星际空间内自然存在的颗粒和场的性质。
美国-1962 游骑兵4号.jpg
(游骑兵4号)
美国-1964-65 游骑兵7 8 9号 撞月.jpg
(游骑兵7~9号)

游骑兵号有一个跨距1.5米的六角形基座,其上有一座以铝支撑著,高4米高的圆锥形塔,两个太阳能板从基座向两端延伸,从尖端至尖端的长度是5.2米,高增益定向天线联接在底部的基座上,太空船的实验设备和其他装备都安置在基座与塔内。太空船的仪器包括莱曼α望远镜、铷-蒸气磁强计、静电分析仪、介质-能量范围粒子探测器、两架三耦合望远镜、宇宙射线集成电离室、宇宙尘探测器和太阳的X射线闪烁计数器。通信系统包括高增益天线、全方位中增益天线和两个转换器
2019-01-14_134046.jpg
(游骑兵号设备构成图)
游骑兵6号.jpg
(安装在游骑兵6号上的电视摄像机)

和苏联早期月球计划一样,游骑兵计划一开始也不是一帆风顺,1961-1962年的1-5号全部没有成功撞月,1964年的6号虽然撞月,但摄像机失灵,直到1964年,比苏联晚了5年后撞月成功,并拍下了有用的照片和回传数据。
游骑兵7号拍摄的月球.jpg
游骑兵7号是第一艘成功的将月球表面的近距离影像传输回地球的美国太空船,它也是游骑兵计划中第一艘完全成功的太空船。游骑兵7号在1964年7月28日发射,设计的目的是以抛射轨道撞击月球表面。

7月31日,在撞击前18分钟,探测器F频道的摄影机开始一分钟的暖机,在13:08:45 UTC,探测器在高度2110公里处拍摄了第一张影像。在后续的17分钟飞行时间共传送回4,308张优质的照片,在碰撞前传送回的最后一张照片分辨率达到50cm。太空船沿着一个双曲线轨道的路径,以一条与月球赤道呈-5.57度的渐近线,直接撞击到月球表面。”探测器拍摄了美国第一张月球照片,拍摄于它撞击月球表面前17分钟。
游骑兵7号拍摄的月球2.jpg
撞月前最后一颗照片,距离月面488米,能显示出直径38公分的坑穴




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 楼主| 发表于 2019-1-14 14:06 | 显示全部楼层

RE: 【长期连载】从月球1号到嫦娥4号,人类深空探测60年

本帖最后由 Sizzy 于 2019-1-14 15:48 编辑

【1965-1975】 月球上最喧嚣的时代

这段时间,美苏在月球上的航天大战进入到了白热化阶段。苏联的月球号,联盟计划,月球车;美国的绕月者、勘测者、阿波罗等一齐上阵
Moon-2.jpg

1965
【美国】1965-02-17 游骑兵8号(Ranger 8)- 成功撞月
【苏联】1965-03-12 宇宙60号(Cosmos 60)- 未能逃脱地球轨道
【美国】1965-03-21 游骑兵9号(Ranger 8)- 成功撞月
【苏联】1965-04-10 月球5号(Luna 5)- 未能软着陆
【苏联】1965-06-08 月球6号(Luna 6)- 未能软着陆
【苏联】1965-07-18 探测器3号(Zond 3)- 成功飞跃月球
【苏联】1965-10-04 月球7号(Luna 7)- 未能软着陆
【苏联】1965-12-03 月球8号(Luna 86)- 未能软着陆

1966
【苏联】1966-01-31 月球9号(Luna 9)- 人类首次在其他星球软着陆(着陆时间:1966-02-03)
【苏联】1966-03-01 宇宙111号(Cosmos 111)- 未抵达月球
【苏联】1966-03-31 月球10号 - 人类首个环绕月球飞行卫星,人类第一个环绕其他天体的飞行器
【苏联】1966-05-30 勘测者1号(Surveyor 1)- 美国第一次在月球软着陆



(未完待续)

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发表于 2019-1-15 00:46 | 显示全部楼层
非常棒的科普文章
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