時光荏苒，轉瞬間，距離2004年1月23號，國務院批準繞月探測工程即“嫦娥工程”立項的日子，已經(jīng)過去了整整20年。我們欣喜地看到，月球探測越來越成為人類航天活動的一大熱點。尤其是今年，廣寒宮內更是將迎來多方賓客。

探月：人類跨出地球搖籃的第一步

探索未知世界是人類的天性，月球這一從地面望去最大的天體，自古以來就承載了人類對于浩瀚宇宙的無限向往，產生了無數(shù)關于月球的傳說、故事。

隨著科學技術的進步，人類對于月亮認識越來越多。月球是地球唯一的天然衛(wèi)星，地月相距平均約38萬千米，月球直徑大約是地球的四分之一，月球表面重力是地球的六分之一，月球一晝夜相當于27.3個地球日，月球表面溫度約為130～-180℃等等，這些逐漸為我們所熟知的常識，使人類認識到月球并非是想象中的那個天國，而是一個并不適于人類生存的不毛之地。

“地球是人類的搖籃，但人類不可能永遠被束縛在搖籃里?！饼R奧爾科夫斯基這一名言，道出了不斷繁衍和擴展這一存在于生命底層的密碼。相比于廣闊的宇宙空間，有形有質的星球簡直如同晴空中的灰塵一般難覓，而可供人類駐足的星球更是少之又少。橫亙在星球之間的遙遠距離已經(jīng)成為人類走出地球搖籃最難穿越的結界。

距離地球最近的月球，就這樣成為人類踏足外太空施展拳腳的第一個試練場。因為距離近就意味著技術難度、風險和成本都低，人類就能夠相對容易地去實踐、去探索。人類航天時代的大幕甫一開啟，對月球的探索就迎來了第一波的熱潮。

第一輪探月高潮主要圍繞美蘇兩個航天大國之間的航天競賽展開。

1959年1月3日，蘇聯(lián)成功發(fā)射月球1號探測器。月球1號原計劃撞擊月球，但因地面控制系統(tǒng)故障，未能完成預定計劃，而是在1月4日從距離月球6000千米處飛掠，成為首個飛掠月球的探測器。隨后的1959年9月12日，蘇聯(lián)成功發(fā)射月球2號探測器，并按計劃于1959年9月14日成功撞向月球正面，使其成為第一個到達月球表面的人造物體。緊接著在1959年10月7日，月球3號成功獲得了月球背面的圖像，這是人類第一次目睹月球背面的照片。

月球3號探測器發(fā)回了第一張月球背面的照片，人類首次遠遠一窺月球背面的模樣。

圖片來源：俄羅斯國家科技文獻檔案館

盡管在初期落于下風，但美國也急起直追，構思了宏大的載人登月計劃，力圖依靠自身強橫的科技實力，一舉奪取這場航天競賽的勝利。美國先后發(fā)射了“先驅者”、“徘徊者”、“勘測者”等月球探測器，實現(xiàn)了月球表面硬著陸，開展了地月空間的環(huán)境探測，獲得了更為精確的月球天文參數(shù)，為后續(xù)的載人登月任務打下了基礎。1969年7月20日，阿波羅11號最終將阿姆斯特朗和奧爾德林送上月球，實現(xiàn)了載人登月的偉大壯舉。阿姆斯特朗在登上月球后留下一句至今仍被世人銘記的話：“這是個人邁出的一小步，但卻是人類邁出的一大步。”

Magnificent Desolation: The Apollo 11 Moonwalk Pictures（NASA）

從1969年7月至1972年12月，美國宇航員先后成功完成了6次載人登月，把總計12人送上月球，總共帶回381.7千克月球樣品。與此同時，蘇聯(lián)成功實施了月球車和無人采樣返回任務，從1970年9月到1976年8月，蘇聯(lián)的月球16號、20號和24號先后3次成功在月面軟著陸，并將成功采集到的幾百克月壤送回地球。

當月亮向普通人逐漸敞開懷抱

在1976年蘇聯(lián)“月球24號”任務結束之后，全球探月活動進入了冷靜思考階段。1976～1994年，全球只進行過1次成功的月球探測活動，即日本在1990年1月發(fā)射了“飛天號”月球探測器，成為第3個探測月球的國家。其原因是：隨著冷戰(zhàn)形勢的緩和，對空間霸權的爭奪有所緩解；需要總結探測活動耗資大、效率低、探測水平不高的經(jīng)驗與教訓，提出新的探測思路和戰(zhàn)略；需要將月球探測技術向各領域轉化、推廣和應用；需要加速研制新的空間往返運輸系統(tǒng)和高效探測的裝備；需要較長時間進行探測資料的消化、分析與綜合，將月球科學研究提高到更高理性認識的階段。

而美國在1994年1月25日發(fā)射的“克萊門汀號”環(huán)月探測器則真正掀起了世界第二輪探月高潮?？巳R門汀號于當年2月6日進入環(huán)月軌道，最終運行于月球極軌道，對月球全球進行了測繪。探測器共發(fā)回了180萬（也有報道是160萬）幅圖片，探測數(shù)據(jù)表明，月球上存在著水冰。這一發(fā)現(xiàn)使得月球的價值陡然上升。

在其后的逐月之路上，除了傳統(tǒng)的美國、俄羅斯，中國，印度，日本，歐空局，韓國等國家都取得了不俗的成績，還有以色列，阿聯(lián)酋等國家也在不斷嘗試，加入賽場。月球成為各國爭先探測的熱點。

其中我國的“繞”、“落”、“回”三步走探月工程無疑取得了最為卓著的成績。2013年12月，隨著“嫦娥三號”在月面成功實施軟著陸。中國成為繼美蘇之后，全球第三個實現(xiàn)月球軟著陸的國家。而嫦娥四號探測器自主著陸在月球背面預定區(qū)域內，實現(xiàn)人類探測器首次在月球背面軟著陸，做到了國外沒有做過的事。2020年12月17日，嫦娥五號攜帶月壤安全返回地球著陸場，標志著三步走戰(zhàn)略獲得圓滿成功。

嫦娥五號月球車在月球表面登陸。

圖片來源：中國探月

月球上水冰的發(fā)現(xiàn)，激發(fā)了美國重返月球的熱情。美國先后又發(fā)射了“月球勘探者”、“月球勘測軌道器”和“月球坑觀測與感知衛(wèi)星”、“月球重力恢復和內部實驗室”、“月球大氣和塵埃環(huán)境探測器”等月球軌道器，通過遙感的方式進一步證實月球上大量水冰的存在，同時精確測量月球重力場，分析月球稀薄的大氣組成，研究月面塵埃作用，研究了未來探測活動可能對月球環(huán)境造成的影響。

月球探測的光明前景不僅激發(fā)了各國政府的熱情，許多商業(yè)航天公司業(yè)投身于此，使得月球逐漸向普通人張開懷抱，月面著陸探測器也逐漸大行其道。以色列的“創(chuàng)世紀”、日本的“白兔-R” 和“月球探測智能著陸器”、印度的月船二號、月船三號、俄羅斯的月球25號、美國的“游隼”等月球著陸器先后奔赴月球，嘗試著陸月面。

作為美國“商業(yè)月球載荷服務（CLPS）”計劃的成果，2024年還有私營公司計劃開展5次發(fā)射及月面著陸任務，包括準備著陸于月球南極的直觀機器1號和2號，著陸于月球風暴洋萊納伽環(huán)形山的直觀機器3號，著陸于月球危海的藍色幽靈登月器，著陸于月球南極諾畢爾環(huán)形山的獅鷲1號登月器。

遠征深空的前進基地

月球有著豐富的資源，如稀土、鐵、鈦等，但由于開礦成本太高，所以人們目前主要關注月球的太陽能和氦-3資源。月球沒有大氣包裹，每年到達月球的太陽光輻射能量相當于地球每年消耗能源的25000倍。除了太陽能，月球的土壤里還有103萬-129萬噸的氦-3資源，這些氦-3如果作為核聚變原料進行核聚變發(fā)電，可以解決人類社會未來一萬年的能源需求。

同時，月球作為距離地球最近的唯一天然平臺，其高遠的空間位置、特殊的空間環(huán)境、特有的自然資源對地球和人類社會的發(fā)展具有不可替代的價值，并可能將成為去火星或深空探測的中轉站。由于月球的引力只有地球的六分之一，因此在月球上發(fā)射火箭消耗的能量比在地球上要低很多。再加上水冰的存在，使得在月球制造、補充火箭推進劑成為可能，月球中轉站的前景更加可期。

月球探測工程技術的優(yōu)化、二次開發(fā)能帶動和促進基礎科學和高科技的發(fā)展，如空間天文學、空間物理學；新能源技術、新材料技術、機器人技術、遙測技術等，帶動多學科交叉、滲透，并促進國家經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

月球探測是一項復雜的科技大工程，是一個國家的國家意志、科學技術發(fā)展水平和現(xiàn)代文明的重要標志。通過月球探測工程不但能夠提高人類對于宇宙及自身生存環(huán)境的認知，而且還能夠極大地激發(fā)科技創(chuàng)新，帶動大批高新技術的跨越發(fā)展。放眼國際，新一輪載人登月任務正在拉開大幕。美國已經(jīng)開啟了阿爾忒彌斯計劃，準備建立月球空間站重返月球。我國的載人月球探測工程登月階段任務也已啟動實施，計劃在2030年前實現(xiàn)中國人首次登陸月球。

為了實現(xiàn)人類長期的月球駐留，我國還計劃建立月球科研站，進行較為全面的大規(guī)模的科學探測、技術實驗、月球資源開發(fā)和月球環(huán)境利用。其中，嫦娥六號任務計劃于2024年實施，主要任務是到月球背面采樣，并攜帶月球樣品返回地球。嫦娥七號計劃于2026年將去月球南極尋找月球存在水的證據(jù)，嫦娥八號計劃于2028年配合嫦娥七號在月球南極建立國際月球科研站的基本型，對月球資源勘探和利用等進行一系列試驗。

未來，月球南極將出現(xiàn)多國參與的國際月球科研站，人類的足跡將再次踏上月球。擁有豐富資源的月球將成為人類開拓太空的新領域、走向深空的前哨站。

作者：于遠航 北京宇航系統(tǒng)工程研究所高級工程師

審核：龐之浩 全國空間探測技術首席科學傳播專家，中國空間科學傳播專家工作室首席科學傳播專家

出品：科普中國

監(jiān)制：中國科學技術出版社有限公司、中科數(shù)創(chuàng)（北京）數(shù)字傳媒有限公司

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