“广寒宫”广迎来客 多国开启探月大年

林麟

2024年无疑是人类的“探月大年”，日本、美国、中国都会在今年执行月球探测器的发射和着陆任务。由日本宇宙航空研究开发机构研制的智能月球着陆器已于2024年1月20日凌晨落月，成为今年首个着陆月球的探测器。自1972年阿波罗17号飞船返回地球后，时隔52年，美国也再次发起了登月冲击：2月22日，奥德修斯号月球着陆器成功着陆月球表面。3月20日，我国的鹊桥二号中继星已成功发射，5月3日又成功发射了嫦娥六号探测器，开始执行探月工程四期任务……下面让我们来了解一下今年中国、美国和日本已经实施和即将实施的探月任务。

中国探月工程四期已全面启动

2022年4月24日，在嫦娥五号探测器顺利完成月球采样返回任务、中国探月工程三期圆满收官后，探月工程四期已全面启动，中国航天事业全面开启星际探测的新征程。中国航天将坚持面向世界航天发展前沿、面向国家航天重大战略需求，陆续发射嫦娥六号、嫦娥七号、嫦娥八号探测器，开展任务关键技术攻关和国际月球科研站建设。

鹊桥二号中继星已于2024年3月20日在文昌航天发射场由长征八号遥三运载火箭顺利发射。火箭飞行24分钟后，星箭分离，鹊桥二号中继星进入预定地月转移轨道。中继星太阳翼和中继通信天线相继正常展开，发射任务取得圆满成功。鹊桥二号将架设地月新“鹊桥”，建立对地中继通信链路，实现月面探测器和地面站之间的通信，为嫦娥四号、嫦娥六号及后续任务提供中继通信支持。

嫦娥六号探测器于2024年5月3日在文昌航天发射场由长征五号遥八运载火箭发射。此次任务将突破月球逆行轨道设计与控制、月背智能采样和月背起飞上升等关键技术，实施月球背面自动采样返回，同时开展着陆区科学探测和国际合作。嫦娥六号将执行为期53天的探测任务，预选着陆区为南极—艾特肯盆地，此处可能暴露更古老的月幔物质，为探测月球深部物质提供天然窗口，具有重大研究价值。通过此次月球采样，能够对南极—艾特肯盆地的整体演化过程进行研究，有助于解释该盆地重力异常、化学异常等相关科学问题，发现并采集不同地域、不同年龄的月球样品，增进人类对月球的认知。 值得一提的是，嫦娥六号探测器还搭载了4个国际科研载荷，分别为欧洲航天局研制的月表负离子分析仪、法国研制的氡气探测仪、意大利研制的激光角反射器和巴基斯坦研制的立方星卫星。以氡气探测仪为例，它的科学任务是测量月球表面的氡气浓度以及由氡衰变形成的钋，从而研究月球土壤的脱气现象及稀薄大气中的气体迁移过程与机理，进而实现对月球水蒸气和尘埃的示踪。

美国商业月球有效载荷服务项目

多年来，美国国家航空航天局（NASA）一直在规划月球天然资源的探索和利用。2018年4月下旬，NASA启动了商业月球有效载荷服务（CLPS）项目计划，并发布了征求建议书草案。同年9月，NASA发布了正式征求建议书。

CLPS项目旨在使用固定价格合同购买地球和月球表面之间的、端到端的有效载荷服务，通过商业合同运输服务的方式把小型探测器和月球车送到月球南极地区。该项目将有效降低月球探测成本，加速探测器登陆月球、取样返回和对月球南极地区的资源勘探，同时促进相关商业月球探测行业的创新和发展。该项目的主要任务和目的是探明月球资源，测试原位资源利用，并进行月球科学考察以支持阿尔忒弥斯载人登月计划。

CLPS项目第一次任务原计划于2020年执行，但受到技术、预算、新冠疫情等众多因素的影响而推迟至2024年。首批探测器的主要任务是进行硬件方面的技术示范，如精确着陆、避险、发电、低温流体管理、自动驾驶、测试原位资源利用和机械装置与材料等。着陆器和探测车的重量从微型到500千克、1000千克不等。之前，NASA预计将有效载荷运送到月球表面的费用约为100万美元每千克，但实际价格可能更高。

探月未半的游隼号月球着陆器

2024年1月8日，美国联合发射联盟公司研发的火神运载火箭执行首次探月发射任务，成功将游隼号月球着陆器（简称游隼号）送入预定轨道。火神运载火箭是美国新一代主力火箭，也是人类第二枚液氧甲烷燃料运载火箭（首枚为中国的朱雀二号遥二运载火箭）。游隼号是自1972年阿波罗17号载人登月任务结束以来，美国首个尝试月球软着陆的航天器。

游隼号月球着陆器宽2.5米，高1.9米，全重约1.2吨。该着陆器主要由铝合金制成，可以针对特定任务进行配置，预计可在月球工作14天。其推进系统由5台推力为667牛的发动机构成，可供着陆器进行地月转移、轨道修正、月球捕获和落月期间的动力下降，最终实现月面软着陆。此外，它还装备了12台推力为45牛的姿态控制发动机。

游隼号的航空电子系统主要用于制导和导航，其由可利用太阳能充电的锂电池供电；多普勒激光雷达可协助着陆器进行自动着陆；着陆器可使用X波段内的不同频率来实现与地球之间的通信。

游隼号实际是一个“载体”，用于向月球表面运送科学载荷（能够运送约265千克重的载荷）。此次探月任务中，游隼号搭载了来自美国、德国和墨西哥的各类科学载荷，包括激光后向反射器阵列、线性能量转移光谱仪、M-42辐射探测器、近红外挥发分光谱仪系统、中子能谱仪系统、游隼离子阱质谱仪等。

游隼号原计划飞行约46天，于2024年2月23日在月面着陆。但发射约7小时后，美国航天机器人技术公司报告称其推进系统可能存在问题，导致太阳能电池板无法有效获得太阳光，因此游隼号进行了一次计划外的机动—将太阳能电池板转向太阳。随后的分析认为，游隼号的推进剂正在不断泄漏，并可能在40小时后全部消耗完。最终，美国航天机器人技术公司确认，游隼号已无法登月。发射6天后，公司决定引导它重返地球轨道。美国52年后的首次探月尝试就此戏剧性地宣告失败。

成功落月的奥德修斯号月球着陆器

新星-C月球着陆器—奥德修斯号由美国直觉机器公司设计，也是NASA为CLPS项目选择的第一批月球着陆器之一。该型着陆器长3米、直径2米，整体呈六边形，有6条着陆腿，最大发射重量为1902千克，最大载荷为100千克。新星-C月球着陆器由一台推力为4000牛的VR900液氧甲烷推进剂发动机提供动力，着陆后，它也可以通过发动机进行垂直起飞、巡航和再次着陆。

在游隼号月球着陆器探月任务宣告失败后不久，首台新星-C月球着陆器—奥德修斯号开始执行CLPS项目第二次任务。2024年2月15日，猎鹰九号运载火箭搭载奥德修斯号从肯尼迪航天中心发射台顺利起飞。

奥德修斯号搭载了12个来自美国各科研机构和高校的科学载荷，主要进行射电天文学、月表空间天气和通信以及导航能力等科学实验，计划在月球表面活动约1周。虽然发射当天，工作人员发现其星跟踪器存在问题，但着陆器还是顺利启动了发动机，并进行了多次点火以调整轨道，最终顺利进入月球轨道。北京时间2024年2月23日凌晨，奥德修斯号正常进入落月程序，成为1972年阿波罗17号之后首个成功落月的美国航天器。

不过，随后的信息显示奥德修斯号的状况并不乐观，比如其搭载的激光测距雷达无法工作；落月速度过快使得两根着陆腿因受损而折断，进而导致着陆器倾倒在月球上；不佳的着陆姿态直接导致其搭载的高增益通信天线无法指向地球，只能通过低增益大口径天线回传数据；等等。3月1日，奥德修斯号结束了月球探测任务。

目前，CLPS项目还计划在2024年开展两次月球探测任务，分别由预计在2024年第三季度由猎鹰九号运载火箭发射的蓝幽灵M1着陆器和预计在2024年11月由重型猎鹰运载火箭发射的蝰蛇月球车来执行。

蓝幽灵M1着陆器由美国萤火虫航天公司研制。着陆器上搭载的仪器将通过收集数据深入了解月球风化层的特性、地球物理特征以及太阳风和地球磁场的相互作用等，为日后航天员前往月球表面做好准备。

蝰蛇月球车全称极地挥发物探索探测车，计划前往月球南极地区的永久阴影区。它将在此区域行驶数千米，总运行约100天。它的科学任务为探测、分析水冰的分布和浓度，收集不同光照和温度下不同类型土壤环境的数据，以此评估月球上的潜在资源，用于后续支持阿尔忒弥斯载人登月计划。

部分成功的日本智能月球着陆器

日本同样在2024年展开了对月球的探索。此前，日本曾在2007年成功发射了一枚名为“辉夜姬”的月球探测器，该探测器于2007年9月14日顺利发射，按照预定程序进入月球轨道，并使用搭载的14台科学仪器对月球开展了为期一年半的观测任务。在顺利完成各项任务并取得一系列科学成果后，辉夜姬月球探测器于2009年6月以受控方式坠落到月球表面，结束了日本首次月球探测任务。

日本民营航天公司iSpace在2022—2023年进行了日本首次月球表面着陆尝试。

2022年12月11日，iSpace研制的白兔-R M1月球着陆器成功发射。经过数月的飞行和轨道调整后，白兔-R M1月球着陆器顺利进入月球轨道，并于2023年4月26日进入落月程序。不过，在着陆的最后阶段，着陆器的下降速度突然变快，最终坠毁在月球表面。后续的研究和调查显示，着陆器的高度计出现了故障。根据预设着陆程序，着陆器应该在位于月面上方一定高度时关闭主发动机，然后使用辅助发动机缓慢下降直至落月；然而，高度计故障导致着陆器提前耗尽了发动机推进剂，最终直接坠向月面。日本首次落月尝试就此宣告结束。

由日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）研制的智能月球着陆器（SLIM）进行了日本第二次落月尝试。2023年9月7日上午，H-2A运载火箭搭载着SLIM从鹿儿岛县种子岛宇宙中心顺利发射升空；12月25日，SLIM进入月球轨道。经过4个多月的飞行，2024年1月19日下午，SLIM进入落月程序；1月20日凌晨，SLIM到达距离月面约15千米的停泊高度，准备缓缓降低高度并落月。但就在距离月面仅约50米高时，SLIM两台主发动机中的一台出现故障，导致总推力下降约一半，最终SLIM“倒栽”落在月面，距目标着陆点约55米。

在随后举行的新闻发布会上，JAXA宣布SLIM已成功着陆月球，并建立了与地球的正常通信，日本因此成为世界上第5个成功登陆月球的国家。SLIM仅用于验证日本精确月球着陆技术，并未搭载科学载荷。其搭载的两个小型月球车上配备了小型摄像头，主要用于拍摄月表图像和确认着陆器落月后的状态。

在完成了数据传输、搭载的电池电量仅剩12%时，SLIM关闭电源，进入了休眠状态。1月28日，随着太阳运转方向的转变，SLIM的太阳能电池板获得了一定电量，SLIM重新恢复工作。1月31日，SLIM再次进入休眠状态。2月25日，经受住月夜低温考验的SLIM，恢复了与地面的通信。3月1日，SLIM又进入休眠状态。3月27日，它重新恢复工作，再次与地面进行通信。

2024年上半年的月球已热闹非凡：自1972年后，美国再次发起登月冲击；日本成功完成首次落月探测；在完成新一代月球中继星的发射后，中国航天即将展开人类首次月背采样返回任务……2024年也是人类探月新的起点：美国商业月球有效载荷服务的一系列月球探测器将为阿尔忒弥斯3号载人登月任务做好“探路”准备；中国航天也已经对嫦娥七号、嫦娥八号、国际月球科研站和2030年载人登月做了详细规划。从2024年到2030年，几乎每一年都会留下中国航天人巡天探宇的足迹。“踏月凌天探星河”，高不可攀的明月将是我们叩问苍穹的下一站。

【责任编辑】谌 燕