日本探月和太空探索之路

　　自从1969年到1972年间美国实施“阿波罗”登月计划以来，已经过去了三分之一个世纪，虽然那些登月之旅和几个后来发射的无人探测器给地球发回了大量科学数据，但是它们仍然不足以回答人类对月球这颗地球卫星的诸多疑问。最近，月球又受到太空工程师和科学家们的高度关注，他们指出，了解月球的演变过程有助于解开地球之谜。于是，美国、中国、印度、日本等国家纷纷推出了各自的探月计划。日本将于9月14日发射“月亮女神”卫星，在新一轮按月行动中率先起跑，但刚开始冲在前面的不一定能够笑到最后，可以预料，新一轮按月竞赛将进行得空前激烈。

　　日本人自古以来就感觉自己与月球非常亲近，关于月球有许多美丽的传说，现在日本人准备将传说变成现实：日本太空科学家希望真正地探访月球。最近几年，日本开发出可以实施月球、行星和太阳探险计划的重型

火箭，也已经发射了一艘飞船，它已经飞过了

火星，发射的另一艘飞船则正在飞往一颗小行星。另外，日本还发起两个月球遥控探险计划——“月球-A(LUNAR-A)”和“月亮女神(SELENE)”卫星探测计划。它还希望向金星发射一个探测器。日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)还制定了一项长期太空计划，包括2025年前后在月球修建研究基地。

　　月球-A计划

　　按原来的计划，日本的这项探月任务——“月球-A”将在鹿儿岛太空中心，用一颗Mu-5三级固体火箭发射升空，目的是探测月球内部。但因为技术和财政问题，发射一推再推，直到零件老化，无疾而终。

　　但这项探月计划为日本日后的计划打下了一定的技术基础，因此在日本的太空探索史上还是占有很重要的地位的。按日本专家的设想，这个重1200磅的飞船利用安装在地面穿透器上的

地震检波器和热流探测器研究月球内部。这2个穿透式探测器将在月球表面展开，一个在月球正面，另一个在月球背面。

　　“月球-A”飞船将飞入低点距离月球表面25英里的椭圆形轨道。两个探测器将分别从位于低点的飞船发射到月球上。并将花费大约两周时间，在开阔的场地准确地部署这两个探测器。位于月球正面的探测器将部署在“阿波罗12”或“阿波罗14”飞船降落点附近，以便将“月球-A”收集的数据与“阿波罗”号收集的数据进行比较。位于月球背面的探测器将被部署在与正面的探测器对应的地方。

　　根据它们撞击的地面的坚硬程度，每颗探测器有望扎入3到6英尺的月球地下。它们将从月球土壤的深处传输由正面探测器反馈的深层月震的力度和运行速度等数据。这些数据将会展现出月核的大小，如果它确实存在的话。了解月核的特性对理解月球的起源非常有必要。轨道上的“月球-A”飞船每15天经过其中一颗探测器一次，这时储存在该探测器的记录器中的数据将被传输给它。这艘飞船再把数据发回地球。发射两个探测器之后，“月球-A”飞船将在距离月球表面125英里的上空运转。它将在该位置利用随机携带的高清晰、单频照相机拍摄探测器附近的月球表面发生的微妙变化。

　　“月球-A”计划是日本研究太阳系内所谓的陆地行星的地震学的第一步。一旦成功，日本还计划将相似的探测器发射到其他陆地行星和它们的卫星上，如水星、金星和火星等。未来飞行任务对月球地震学的研究，将有计划地对月球的地幔、地壳和地质学家所谓的“月球分裂(lunar dichotomy)”做进一步的了解。

　　“月球-A”飞船原计划在1997年发射，但在开发用于插入月球表面的2根月震计的“射钉”时遇到了困难，因此计划不断被推迟。2006年，日本完成了“射钉”的贯穿试验，而建成有10年之久的“月球-A”探测器已经老化，所以日本宇宙开发委员会决定重新审定“月球-A”计划，以确定是重新制造探测器来继续该计划，还是制定新的计划在现有月球或行星探测器上安装“射钉”。今年1月16日，由于修理或重新建造探测器的费用过高，日本决定放弃“月球-A”计划，但最终还要看日本宇宙开发委员会的评估结果。

　　JAXA的成立

　　“月球-A”和“月亮女神”这两个项目长期以来是日本宇宙科学研究所(ISAS)和日本国家宇宙开发事业团(NASDA)实施的探月计划，后来交由日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)负责。宇宙航空研究开发机构成立于2003年，由宇宙科学研究所、航空宇宙技术研究所(NAL)、国家宇宙开发事业团(NASDA)合并而成。

　　日本宇宙科学研究所是政府资助的机构，集中进行空间技术研究，隶属于日本文部科学省，现在是宇宙航空研究开发机构(JAXA)分支机构。日本国家宇宙开发事业团则负责空间技术的实际应用，动力强大的“H-2系列”火箭即由其研制。“H-2系列”火箭携带的有效载荷可同美国、俄罗斯、欧盟的火箭有效载荷相媲美。另外，该机构还在开发小型航天飞机，其下属日本科学技术振兴机构(JST)负责研制通讯和气象卫星。国家宇宙开发事业团如今是日本宇宙航空研究开发机构一部分。宇宙科学研究所和国家宇宙开发事业团一直在实施行星际探索，为未来载人太空飞行做准备。

　　“缪斯-A”计划

　　1990年，日本将“缪斯-A”号科学卫星送入地月轨道。这个无人探测器进入太空后即更名为“飞天”号(Hiten)，发射升空后与其子卫星“羽衣”(Hagoromo)脱离，进入月球轨道，开始绕月飞行。飞天-羽衣双卫星计划是日本为未来行星际太空探索所进行的一次实践。该计划的成功极大鼓舞了日本士气，日本由此计划向月球轨道发射更大的卫星，对太阳系的其他行星进行探索。

　　日本是世界上第四个发射绕地卫星的国家。不仅如此，1990年1月24日，日本在九州南部港口城市鹿儿岛航天中心成功发射“缪斯-A”号卫星，由此成为世界上第三个发射绕月卫星的国家。“缪斯-A”号卫星进入太空之后即更名为“飞天”号，离开地球后，便开始绕月球飞行。1990年3月，这个重430磅的母卫星在绕月飞行过程中，与26磅的子卫星“羽衣”脱离。

　　“缪斯-A”号卫星重430磅，直径5英尺，高约3英尺，一端的可分离卫星是“羽衣”，后者重26磅，高1英尺。母卫星携带的是慕尼黑科技大学科学家开发的西德微陨星防护器，它能用来记录撞向探测器的尘埃颗粒的重量、速度和方向。大小两颗卫星均由日本电脑巨头NEC公司制造，经费则来自于政府。

　　“缪斯-A”号卫星是由MU-3S-2型火箭送入太空的，这种火箭由日本第二大汽车制造商尼桑公司生产，经费由政府划拨。尼桑汽车公司航空航天部门的历史可追溯到1953年，在研制日本固体燃料火箭发动机的过程中发挥了重要作用。MU-3S-2型火箭长92英尺，直径5.5英尺，重约62吨，于1980年开始研制，1985年首次试飞，这种三级火箭的动力并十分强大，不过足以将430磅重的“缪斯-A”号探测器送入太空。

　　日本当局对“缪斯-A”号卫星发射的态度一直是犹抱琵琶半遮面，具有里程碑意义的发射倒计时并未进行现场直播，听到消息的记者们纷纷涌向距发射现场数英里的一个小山坡，登高望远，观看MU-3S-2型火箭载着“缪斯-A”号卫星从鹿儿岛航天中心发射升空的壮观景象。不幸的是，电源开关故障使得指向一个备用助推火箭喷嘴处的液压泵的电源关闭，倒计时不得不中途停止。这是MU-3S-2型固体燃料火箭的五次发射中，首次发生发射倒计时进入最后60秒时被迫停止的事故。

　　一波未平，一波又起。大风将附近一座高3668英尺的活火山(名为樱岛火山)上的火山灰吹到了发射场。发射场上空弥漫着颗粒状的火山灰，但工程师称灰尘不会造成电力故障。技术人员当晚对鹿儿岛航天中心发射台上的银红色固体燃料推进器进行了紧急维修，关闭飞机棚和发射防护室的加热器，以节电供发射设备使用。附近城镇的志愿者身穿红黑消防员制服彻夜守望，等待随时提供帮助。当卫星再次准备发射时，发射场上空阴云密布，雪花纷纷扬扬飘落下来。但火箭最终还是喷射着滚滚浓烟，从两山之间的海边发射场发射升空，向太平洋方向飞去。

　　几分钟后，“缪斯-A”号卫星即同火箭分离，在距地面250英里高的地球轨道上飞行，经过八周的飞行终到达月球上空。固体燃料火箭先是绕地球飞行两圈，接着将这颗已更名为“飞天”号的卫星推向长长的椭圆形轨道。美宇航局在澳大利亚蒂宾比拉(Tidbinbilla)和加州戈尔德斯通两地的深空网(DSN)天线协助日本同行跟踪“缪斯-A”号卫星的动向。它们在18.6万英里远的地方显示了卫星首日绕地球轨道飞行的状况。

　　月球距地球的平均距离是238,861英里，这颗地球的天然卫星绕地球公转的周期为27.322天。“飞天”号卫星参照明亮的星星和月球边缘在飞行过程中导航。“飞天”号卫星以椭圆形轨道飞行，随着时间推移，与地球渐行渐远，与月球倒是越来越近。母卫星于1990年3月19日按计划到达月球，日本因此跻身拥有绕月卫星国家的“精英俱乐部”。在此之前，只有美国和苏联两国掌握了这种能力。

　　“飞天”号卫星按照椭圆形轨道，以时速2,237英里的速度绕地球飞行，它此行实现了两个目标，一是完成了绕月球变轨，即利用月球重力提升速度，扩大了绕地球飞行的椭圆形轨道。二是成功将篮球大小的小卫星“羽衣”送入绕月轨道。

　　绕行星变轨(Swing-by)是指利用行星重力加快或减缓飞船飞行速度。它是太空学领域一项常见技术，即利用来自行星和太阳的重力提升卫星的飞行速度。这种方法已被美国一系列太空探测器所采用。美国1973年发射的“水手10”号金星探测器在1974年飞往水星途中，美国宇航局首次使用了绕行星变轨技术。1998年，日本向火星发射探测器时，再次采用了这一技术。

　　能将重26磅的子卫星“羽衣”送入轨道实施绕月飞行，足见日本飞行工程师的绝对精准度。日本宇宙科学研究所(ISAS)首席科学家上杉邦典(Kuninori Uesugi)在接受采访时，使用棒球术语对这次成功发射做了解释。他说，这就好比从本垒击出的球，击中了外场球迷的眼珠。

　　“飞天”号探测器当天进入月球9100英里内高空。随后，它继续进行8次绕地和绕月飞行，其中4次为加速飞行、4次为减速飞行。“Hiten”的意思是“太空飞行者”。如今，这颗小卫星仍旧在绕月轨道上运行。根据设计，“飞天”号和“羽衣”号都不会在月球着陆。

　　多面形绕月卫星“羽衣”上面装有太阳能电池，以收集来自太阳的能量发电。另外，一根小小的十字形天线用来同地面控制人员直接保持无线电联络。“羽衣”的用途是将月球周围的温度和电场记录下来，并将这些数据通过无线电传送给母卫星“飞天”号，在传输给地球。

　　3月19日，晶体管收音机突发故障，导致日本航天科学家失去“羽衣”的线索。显然，当天在“飞天”号距离月球1.25万英里时，“羽衣”的小火箭发动机按时点火，以脱离这颗母卫星，但是，“羽衣”的跟踪发射器却一下子出现故障，结果只有火箭点火的记录，却没有追踪这颗小卫星位置的信号。幸运的是，日本天文学家随后利用大型光学望远镜观测到“羽衣”正在绕月球轨道飞行。日本宇宙科学研究所首席科学家上杉邦典表示，“羽衣”卫星无线电上的晶体管当时一定出现了问题。

　　后来，“飞天”继续在其长长的椭圆形轨道上进行绕地和绕月飞行，收集有关太空尘埃和其他现象方面的数据。截至1990年8月6日“飞天”第5次飞越月球时，它距地球已有逾60万英里之遥了。据日本科学家估计，“飞天”的余生会一直保持在60万英里的远点距离。在“飞天”肩负的使命中，其中一项是为未来的“地磁尾”(GEOTAIL)任务进行测试飞行。“地磁尾”任务是一个国际性太阳地球物理学研究项目，也将按照长长的椭圆形轨道飞行。

　　由日本宇宙科学研究所资助的“缪斯-A”号/“飞天”/“羽衣”项目在定位轨道及运用绕行星变轨技术引导未来飞船飞往遥远行星方面，给日本提供了宝贵经验。“缪斯-A”号/“飞天”结束了地球14年无一项探月任务的时代，同时让日本在航天精英俱乐部中占据一席之地。在此之前，只有美国和苏联向月球发射过探测器。距“缪斯-A”号最近一次的探月任务是，苏联“月神24”号探测器于1976年在月球表面着陆。

　　从20世纪50年代太空探测项目实施初期，美国和苏联向月球发射了大量探测器。其中，最令人难忘的是苏联的机器人探测器“月神3”号，它于1959年10月将月球黑暗面的首张照片发送回地球。后来，美国无人探测器，包括20世纪60年代的“勘测者”号系列探测器，为“阿波罗”号载人飞船登月奠定了良好基础。从1969年至1972年，6艘“阿波罗”号载人飞船先后成功登陆月球表面。

　　在1959年至1976年的十多年间，有30艘苏联“月神”和“探测器”(Zond)系列飞船进行了探月之旅，而美国也不甘人后，在20世纪60年代发射了“徘徊者”(Ranger)、“月球轨道器”(Lunar Orbiter)和“勘测者”(Sunveyor)等一系列无人月球探测器。

　　太空探索脚步从未停止

　　日本第一颗人造地球卫星是“大隅”号(OHSUMI)，于1970年2月11日发射，日本从而成为世界上继美国、苏联、法国之后第四个能够向地球轨道发射卫星的国家。从1970年至今，日本发射了数十个航天器，其中三分之一的卫星依旧在工作。从此之后，日本航天工业对工程学的依赖程度超过对预算的依赖。

　　在“缪斯-A”号发射之际，这一探月项目的负责人松尾裕貴(Hiroki Matsuo)告诉记者，“这一次我们将向月球进发，但我们的终极目标不是对月球进行探测，而是在20世纪90年代实施行星际探测任务，为了这一目标，我们必须逐步改善我们的技术。”在“缪斯-A”项目大获成功之后，日本于1998年发射了名为“行星-B”或“希望”号(NOZOMI)的火星探测器，对火星展开科学研究，日本由此成为世界上第三个向火星发射探测器的国家。

　　接下来，日本又于2003年发射了“缪斯- C” 小行星探测器，这是个行星际探测器，在太阳系内飞行1.86亿英里，对代号为“1998-SF36”的一颗小行星进行探测，取样后返回地球。MUSES(缪斯)是“M型太空工程探测器”(Mu Space Engineering Spacecraft)英文缩写。日本宇宙科学研究所还于2006年9月22日发射了太阳观测卫星“太阳-B”(Solar-B)。(杨孝文）