月球是距离地球最近的天体,但我们对她的认知还非常有限。月球是如何形成的?登月是如何实现的?月球背面有没有外星人基地?制造一个月球探测器总共分几步?许多人对这些问题充满好奇,却在生活的各种误区中与真相渐行渐远。今天,小编为大家正本溯源,揭开月球的奥秘。
先来讲一讲飞向月球的N种方法。原始人望着夜空中明亮的圆盘,它周期性的改变自己的形状,是那样的神奇。从远古社会开始,月球就是自然崇拜的重要对象。
中国古代西汉的“百科全书”《淮南子》中记载了嫦娥奔月的故事。女神嫦娥服用了西王母的不死之药,飞升到了月亮之上,最后定居在广寒宫。明朝的万户坐在绑着古代“火箭“的椅子上,想飞上天空。火箭点燃后爆炸,万户献出了生命,他成为人类“飞行”牺牲第一人。国外的很多文学作品中都对通往月球之路发挥了极大的想象力,德国童话《吹牛大王历险记》中,男爵敏希豪生种的魔豆长成了通向月球的豆蔓天梯。
史上第一部科幻电影《月球旅行记》改编自科幻小说巨匠凡尔纳的小说《从地球到月球》和威尔斯的小说《第一个到达月球上的人》。在这部只有14分钟的无声黑白电影中,6名科学家建造了一个子弹形的太空舱,装入一台巨大无比的大炮中。大炮将太空舱和科学家送上了月球。
二战后,苏联和美国开展了太空竞赛,首先相继使用火箭发射了人造地球卫星,接着又同时把目光聚焦在远离地球38万公里的月球。
火箭来源于二战时的导弹技术,本质上是利用燃烧自身携带的推进剂而产生强大推力的运载工具,它所产生的推力将自身加速直到克服或摆脱地球的引力。目前人类所有的月球探测,都是通过火箭将月球探测器或者载人飞船送入飞向月球的轨道。月球探测早期,探测形式通常会以飞掠为主;随着技术的成熟和对月球特性的深入了解,逐渐过渡到环绕、着陆和巡视等,最高级的形式是采样返回。
月球1号发现月球没有磁场,并探测了空间环境等,可以说取得了成功。1961年5月25日,肯尼迪总统发表了著名的演说,历史上最宏大的工程“阿波罗”计划拉开了大幕。为了给载人登月做准备,美国先后发射了软着陆探测器和月球环绕卫星,苏联也没有等闲视之,并且分别赶在了美国的前面。1969年7月20日,阿波罗11号着陆月球表面,美国宇航员阿姆斯特朗实现人类首次月面行走。
阿波罗计划自1961年至1972年,历时约11年,成功实现6次载人登月,共有12名宇航员登上了月球。
探月之路暂时沉寂下来。这一等就是14年。一直到1990年,日本发射了飞天号探测器,再续探月前缘。后来,美国发射的探测器意外发现月球的南极和北极可能有水,从而激发了探月的第二个高潮。除了美国,中国、日本、欧洲、印度等纷纷加入到探月的队伍中来。
中国在21世纪提出了自己的探月大三步“探登驻”和小三步“绕落回”的战略,并命名为——嫦娥工程。嫦娥1号、嫦娥2号实现绕月飞行,嫦娥3号软着陆在月球的正面,嫦娥4号实现人类首次月球背面着陆,嫦娥5号实现月球采样返回。中国将人类探月的接力棒攥在手里,开始引领起新一轮的人类探月之路。
科幻小说家亚瑟·克拉克在《天堂之泉》中想象了能够将货物和人极其廉价地送入太空的电梯,而如今工程师发现以纳米技术为基础,太空电梯有望从科幻走向现实。在地球和月球上各建造一部基于碳纳米管材料的太空电梯,探测器或飞船就可以在两部电梯之间实现多次重复的运输。
由于激光具有能量集中、方向性强的特点,因此可以利用大功率的激光器,从远距离将激光射入探测器的推力器中,燃烧其中的燃料使等离子体爆炸产生反冲力推动探测器前进。风筝飞上天空靠的是风的升力,而在宇宙里飞行的太阳帆靠的是太阳光的压力。光虽然没有质量,但是组成光的每个光子都有一定的动量。当光子撞在帆上被吸收时,按照动量守恒原理,太阳帆就会获得额外的动量。
不过太阳风总是不够“给力”,那为何不借地球上大功率激光阵列发射的“东风”呢?霍金提出的“突破慑星”计划中,几克的纳米飞船能飞向距地球约4.25光年的半人马座比邻星,所采用的方法本质上就是“激光推进法”+“太阳帆推进法”的组合。反物质是一种和正常物质的质量完全相同、但电荷相反的物质。当反物质和正常物质碰撞时,正反物质的质量将全部转化为能量。就目前已知的所有物理反应,这是效率最高的燃料。
《星际迷航》中企业号飞船飞行所使用的就是反物质。这个方法距离实用应用非常遥远,实验室里制造的反物质所产生的能量只能让一盏100瓦的灯泡点亮5分钟。飞向月球的方法还有电磁弹射、核动力火箭、无工质微波推进、马赫效应推进、空间曲率法等多种方法,这里就不一一介绍了。看来探测器乘坐火箭飞上月球还是最为靠谱的方法。