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月球9号探测器

月球9号探测器,是苏联“月球计划”的第20个月球探测器,是世界第一个在月球表面成功实现软着陆的探测器。月球9号于1966年1月31日14时41分(莫斯科时间,下同)在拜科努尔航天发射场成功发射,并于2月3日21时45分30秒成功在月球软着陆。

探测器名称月球9号制造国家前苏联
质量1538千克发射时间1966年1月31日14点41分(莫斯科时间)
发射场拜科努尔航天发射场运载工具闪电号运载火箭
软着陆时间1966年2月3日21时45分30秒荣誉世界第一个在月球表面成功软着陆的探测器

背景

在苏联实施的月球表面软着陆经历了5次失败的同时,美国也完成了月球表面首次软着陆的准备工作,这使得苏联要想在月球探测这一领域保持领先,就必须在很短的时间内再进行一次尝试。

发射情况

1966年1月31日14点41分,月球9号探测器在拜科努尔航天发射场由闪电号运载火箭发射升空,月球9号进入近地点167千米、远地点219千米、倾角51.6度的地球停泊轨道,在绕地球飞行不到一周后,火箭第三级再次点火工作,将月球9号送入地月转移轨道,并在三天半后与月球交会。2月1日,在距离月球23.3万千米处,经过对探测器位置的计算后,进行了48秒的点火以进行轨道中段校正。在此后的2天中,月球9号直接飞向月球,并以每秒4度的转速旋转,以达到温控要求,并保证合适的地球重力场以及后来的月球重力场对探测器的作用。

到达月球

1966年2月1日22点29分,月球9号在距月球8300千米时,直接对准月球,然后将反推发动机的轴线垂直对准月面,在探测器系统经过全面检测后,启动自动着陆系统程序,当高度表批示距月面为75千米时,着陆系统先后发出两条指令,抛掉仪器舱,反推发动机点火。探测器开始从2.6米/秒的速度减速。抵达月面之前,一个5米长的探针从探测器中部伸展到反推发动机的下面,以确定反推发动机的关机和抛出登月舱的时机。探针触到月面的瞬间,探测器系统将关闭发动机并抛出登月舱。发动机以5.5-6.0米/秒的速度撞在月球表面,而登月舱将落到发动机的附近。

登陆月球

着陆时,先抛掉仪器舱,反推发动机点火,月球9号以2.6米/秒减速。月球9号抵达月面之前,一个5米长的探针从探测器中部伸展到反推发动机的下面,以确定反推发动机的关机和抛出登月舱的时机。探针触到月面的瞬间,探测器系统将关闭发动机并抛出登月舱。发动机以5.5-6.0米/秒的速度撞在月球表面,而登月舱将落到发动机的附近。

月球9号着陆示意图

图:月球9号着陆示意图

月球9号最终于在2月3日21时45分30秒安全地在月球上降落,着陆后250秒,月球9号登月舱打开“花瓣”,开始向地球发送信号。之后,由固定镜头和可转动镜头组成的电视摄像机开始工作,拍摄着陆区附近的黑白照片。因为此时的太阳才刚刚从月球上的地平线升起,所以开始时的几张照片拍得很不理想。15分钟后拍下的第一张黑白照片经过在总计过去了8个多小时后终于分7次被发送到了地球的地面站。传输每幅图片需要100分钟。

探测器结构

月球9号探测器,质量1538千克,高度为2.7米,由登月舱、仪器舱、发动机系统等几个部分组成。

登月舱

登月舱是登月任务的核心所在,外观为卵形,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。当完全展开时包括打开的花瓣形天线在内,登月舱直径可达1.6米,高度可达1.12米。

着陆后的月球9号登月舱

图:着陆后的月球9号登月舱

登月舱的通信由“花瓣”和伸出的鞭形天线来完成。在飞行阶段和登月的最初几分钟,信号发送和接收均由隐藏在“花瓣”内的天线完成,“花瓣”打开后,由4个鞭形天线承担信号发送和接收任务。鞭形天线向地球发送了包括经校正的黑白标准的月表照片等信息,以及在轨道上获得的月表部份区域的立体照片。

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2.5W,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。

仪器舱

仪器舱被设计成可以抛离的形式。仪器舱内装有星光导航设备和无线电高度表。它的总质量为300千克,大部分的电池都在仪器舱内。

月球9号中部在两侧装有2个可抛离的控制仪器舱,其中一个内装有星光导航设备,另一个装有无线电高度表及相关电路,它的总质量为300千克。仪器舱被设计成可以抛离的形式,可在反推发动机点火前的瞬间被抛掉,以减少重量,降低速度。大部分的电池都在仪器舱内。这两仪器舱的结构非常轻,以至当火箭上升并达到很高的高空时,必须降低舱内压力。

发动机系统

发动机系统包含了制动火箭、4个小型氮气喷射装置。它们除了在月球9号登陆时要提供减速制动外,还要负责中途的轨道修正。

发动机系统由球形的铝合金氧化剂箱、圆环形铝合金的燃料箱以及燃烧室组成。发动机系统的主要任务包括2个:1、在中段飞行时实施航向校正;2、软着陆过程中提供反推力(减速制动)。发动机系统的压缩氮气瓶用于姿态控制。与苏联以往惯用太阳能电池不同,月球9号探测器的动力来源于化学电池,大部份电池装在着陆前被抛掉的仪器舱中。

科学成果

月球9号在1966年2月7日由于电池耗尽而停止向地球传送信息。后来苏联公布了详细的分析研究成果。这次探测的更重要成果是回答了这样一个重要问题,即月球表面足以支撑100千克的载荷而不会产生其它明显的效应,也就是说:月球表面是坚固的,人类完全可以降落在月球上,宇航员登月不必担心会陷入月壤之中。

荣誉

世界第一个成功在月球软着陆的探测器

人类第一个成功在地球之外的星体软着陆的探测器

苏联“月球计划”

从1959年至1976年,前苏联发射了40个月球号探测器,其中24个被正式命名,18个完成探月任务,经历了飞越、硬着陆、环绕、软着陆和取样返回等探测阶段。

月球1号,人类首次从月球近处飞过,人类第一个人造行星。

月球2号,人类第一个在月球表面硬着陆的探测器。

月球3号,人类第一次拍摄到月球背面的照片。

月球9号,人类第一次实现在月球表面软着陆。

月球10号,人类第一个环绕月球的探测器。

月球16号,人类第一个在月球完成自动取样并返回地球的探测器。

月球17号,成功实现软着陆,并释放人类第一台月球车——月球车1号

月球9号探测器
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最新更新:2015-07-16 20:22
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