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发信人: dxmxqe (婴儿), 信区: Aero
标题: 国外深空探测的发展研究
发信站: 哈工大紫丁香 (2004年05月01日13:09:45 星期六), 站内信件

□ 吴伟仁刘晓川

　　随着21世纪的到来，深空探测技术作为人类保护地球、进入宇宙、寻找新的生
活家园的唯一手段，引起了世界各国的极大关注。

　　通过深空探测，能帮助人类研究太阳系及宇宙的起源、演变和现状，进一步认
识地球环境的形成和演变，认识空间现象和地球自然系统之间的关系。从现实和长
远来看，对深空的探测和开发具有十分重要的科学和经济意义。深空探测将是21世
纪人类进行空间资源开发与利用、空间科学与技术创新的重要途径。

　　一、国外深空探测发展计划

　　随着航天技术的崛起，上世纪50年代末和70年代初，人类实现了对月球的探测
和载人登月，对月球有了基本的认识。月球是人类至今了解得最详细的地外星体。
20世纪70～80年代，美国和前苏联发射了多颗探测器对太阳系内的星体进行了观测
，积累了有关太阳系天体物理和化学组成的大量资料，为人类更深入地认识太阳系
的起源和演化，并进一步加以开发和利用奠定了良好的基础。20世纪90年代开始的
火星探测活动使火星成为近期深空探测的热点。

　　1月球

　　从1959年2月至今，只有美国、前苏联和日本向月球发射了探测器，共发射了
86个无人探测器，美国进行了9次载人月球探测，其中包括6次载人登月。

　　从20世纪50年代末到70年代初，抵达月球的美国无人探测器有“先驱者”、“
徘徊者”、“勘测者”、“月球轨道器”、“探险者”等几个系列。它们环绕月球
飞行或在月球表面着陆，发回了大量的照片和化学分析数据。为登月行动做好了充
分的准备。

　　在1969年7月至1972年12月的总共6次登月中，宇航员对着陆点附近的月球表面
进行了仔细勘察，收集了许多月球岩石样本，并在月球表面安装了大量科学仪器。

　　前苏联的“月球”、“宇宙”和“探测器”系列月球探测器，也分别进行了月
球着陆探测、绕月飞行、取样并返回地面的飞行试验。

　　这些月球探测计划的实施，使人类对月球的了解程度仅次于地球，准确地向人
类揭示了月球的表面景观、构造特征以及月球上的土壤和岩石的真实面貌。而且从
月球带回来的岩石和月壤标本，对研究月球表面的岩石以及与地球对比起到了非常
重要的作用，为研究月球和地球的起源提供了一些直接的证据。

　　1976年至上世纪80年代末，没有进行过任何成功的月球探测活动，为月球探测
的宁静期。主要原因可能是需要有时间来消化、分析与综合研究浩如烟海的月球探
测数据资料；向各种军用和民用领域转化和应用由月球探测带来的大量高新技术；
总结空间探测耗资大、效率低、探测水平不高的经验与教训；以月球探测所取得的
技术为基础，完善航天技术系统，研制新的天地往返运输系统、大推力火箭和高效
探测仪器等在内的空间探测技术，为进一步开发利用月球资源进行科学和技术准备
。

　　进入20世纪90年代，随着现代技术的进步和探测技术的发展，人们重新发现了
月球的应用价值和开发潜力。月球探测所蕴藏的巨大价值吸引了各国的科研机构。

　　1990年日本发射了“飞天号”月球探测器，用于地－月轨道环境探测。1994年
1月，美国发射了“克莱门汀”月球探测器，获得了详细的月球表面图像。

　　1998年1月，美国发射了“月球勘探者”探测器。根据“月球勘探者”对月球
的勘测，有充分的证据表明月球两极存在大量零散的冰块，从而证明月球拥有更大
的开发价值。

　　欧空局于2003年9月发射的“小型先进技术研究计划”探测器已踏上探测月球
的征途。

　　今后几年，日本和印度将发射各自研制的月球探测器。日本的“月球”A和“
月女神”探测器将提供有史以来第一批有关月球背面的数据，并将对月面下4.8千
米深度附近的亚表面结构进行测量和对大部分月面进行精确的测绘，预计分别于
2004年和2005年发射。印度已经在艾哈迈达巴德的物理研究实验室建立了月球探测
任务中心。科研人员已开始进行月球探测器的任务设计，预计将于2007年或2008年
发射。

　　另外，美国航宇局已经制定了利用机器人对月球进行探测的计划，预计相关项
目将于2009年开始实施。

　　2火星

　　截至2001年底，人类共发射了33颗火星探测器，其中美国14颗，前苏联/俄罗
斯18颗，日本1颗。共有15颗探测器成功地对火星进行了探测，有5颗飞越火星，6
颗成为火星轨道器，4次在火星表面着陆。纵观火星探测的历史，可以分为两个阶
段。

　　（1）第一阶段：1960～1976年
　　美国在这一时期发射了“水手”3、4、6、7、8、9和“海盗”1、2火星探测器
。

　　前苏联在这一时期发射了“探测器”、“斯普特尼克”22、24火星探测器、“
火星”系列探测器和“宇宙”419火星探测器。

　　（2）第二阶段：20世纪90年代至今
　　从20世纪90年代至今，人类深空探测的重点是火星探测，并已成为继月球探测
之后的又一空间探索的热点。在此期间美国先后发射了“火星观测者”、“火星全
球勘探者”、“火星探路者”、“火星气候轨道器”、“火星极地着陆器”和“奥
德赛”火星探测器，其中“火星观测者”、“火星气候轨道器”和“火星极地着陆
器”都失败了。

　　俄罗斯仅在1996年发射了“火星”96探测器，该探测器在发射阶段就失败了。

　　日本于1998年发射了“希望号”火星探测器，由于推进器出现故障导致这次探
测计划失败。

　　2003年，欧空局发射了“火星快车”轨道器。美国发射了“勇气号”和“机遇
号”火星探测漫游车，其中前者已经在2004年1月3日成功着陆。

　　目前的火星探测主要是对火星进行深入的研究，而由“奥德赛”火星探测器发
回的资料证实火星存在大量的冰，这预示着火星上存在生命的可能性。目前许多国
家都制定了新一轮的火星研究计划。

　　美国计划于2005年发射“火星侦察轨道器”，2007年发射“灵巧登陆器”和“
长期漫游车”。

　　法国计划于2007年发射“火星登陆器网络”。

　　2002年4月，俄美欧联合公布了登陆火星计划，参加火星登陆计划的各方已同
意在2014年至2015年间，派遣宇航员向火星进发。按计划，由各方选派的6名宇航
员将乘飞船飞赴火星。国际火星登陆计划将耗资约200亿美元。俄罗斯、美国、欧
空局成员国将各自支付近三分之一的经费。

　　3金星

　　目前人类已经发射了38颗金星探测器，其中美国7颗，前苏联31颗。22颗探测
器成功地对金星进行了探测(美国6颗，前苏联16颗)，其中3颗飞越金星，6颗探测
金星，4颗绕金星轨道飞行，9颗着陆金星。这些探测器都是1989年以前发射的。对
金星进行探测的航天器主要有如下系列：

　　（1）前苏联的“金星”系列，1963～1984年发射，其中7颗探测器在金星表面
实现软着陆。
　　（2）美国的“水手”系列，1962～1973年发射，探测金星及其周围空间。
　　（3）美国的“先驱者”－金星系列，1978年发射，在金星表面实现软着陆。

　　（4）美国的“麦哲伦”探测器，1989年发射，绕金星观测飞行243天。
　　（5）美国的“伽利略”探测器，1989年发射，1990年2月飞越金星，进行遥感
观测。

　　1990年后，没有发射任何金星探测器。2002年，日本制定了金星探测计划，将
于2008年向金星发射一颗探测器，力争成为继美国、前苏联之后第三个成功地发射
金星探测器的国家。

　　日本的金星探测计划正由宇宙科学研究所组织实施。由该所及几所大学的30名
专家组成的研究小组，计划于2003～2004年制作出模型，2005～2006年制作出真正
的探测器，2008年初发射，次年进入金星轨道。该探测器名为“行星”C，重约
650千克，发射后将在距金星约300～80000千米的上空环绕飞行两年以上，探测器
上的高性能红外和紫外数码相机将对金星实施大气观测。

　　4水星、木星、土星

　　（1）水星
　　美国的“水手”10号探测器曾先后于1974年和1975年两次飞越水星。70年代后
期，由于受飞船推进系统和放热需求等因素的制约，水星探测计划被延缓。在未来
的探测计划中，美国计划于2004年发射“信使号”水星轨道器。日本计划于2009年
发射水星轨道器。

　　（2）木星
　　美国的“先驱者”10、11号探测器分别于1974年和1975年飞越了木星，发回了
300幅木星及其卫星的照片。美国的“旅行者”1、2号探测器于1979年飞越木星。
用于深入研究木星的“伽利略”探测器于1989年发射，主要对木星及其卫星的化学
成分和物理状态进行了研究。欧空局发射的“尤里塞斯”探测器在飞越木星并对木
星进行探测后，进入太阳极轨道。

　　（3）土星
　　美国的“先驱者”11号于1979年9月飞过土星，探测到土星的两个新环。美国
的“旅行者”1号于1980年11月接近土星，发回土星环照片。美国的“旅行者”2号
于1981年8月飞近土星，观测了土星和土星环。

　　美国于1997年发射了“卡西尼”土星探测器，其上携带的欧空局的“惠更斯”
探测器将在土卫六上着陆。目前探测器一切正常，预计将在2004年抵达土星，探测
土星及土卫六的大气结构和成分。

　　5天王星、海王星和冥王星

　　美国的“旅行者”2号探测器于1986年和1989年分别飞越了天王星和海王星。
探测表明，天王星和海王星主要由冰、岩石、氢和氦组成。

　　由于没有探测器拜访过冥王星，人们对其了解得很少，主要是基于天文观测。
美国计划于2004年发射“冥王星－凯帕快车”冥王星探测器。

　　6小星体

　　美国、前苏联、欧洲和日本先后进行或联合进行了有关小行星及彗星的探测。
美国和欧空局1978年发射的“国际日地探险者”3号分别于1985年和1986年探测了
贾可比尼彗星和哈雷彗星。前苏联于1984年发射的“金星－哈雷彗星”探测器分别
对金星和哈雷彗星进行了探测。欧空局1985年发射的“乔托号”探测器分别对哈雷
彗星和格里格－斯克杰利厄普彗星进行了探测。日本1985年发射了“先驱”和“彗
星”两颗探测器对哈雷彗星进行了探测。美国1996年发射的“近地小行星交会”对
爱神小行星进行了探测。

　　近年来，美国相继发射了多颗小星体探测器。1998年发射的“深空”1号探测
器用于进行小行星和彗星的探测，1999年发射的“星尘”探测器将对彗星进行取样
返回探测。

　　未来的计划中，美国计划2004年发射“大冲撞”1号探测器完成彗星交会与撞
击任务。

　　二、我国深空探测技术的发展现状与差距

　　1航天技术发展现状

　　我国目前在近地空间卫星、运载和探测方面的技术已经成熟，空间探测与空间
科学研究具备了一定的基础，而深空探测技术的研究则刚刚起步。

　　我国从1970年发射第一颗卫星以来，已经独立研制并发射了45颗各类地球轨道
卫星，掌握了地球轨道卫星的运载、测控、在轨维持及返回技术，掌握了一箭多星
技术。“神舟号”飞船的发射成功，使我国基本掌握了载人航天技术。特别是正在
研制的大运载火箭，将为我国未来的深空探测提供重要的运载平台。除卫星平台本
身的技术外，在地球轨道卫星的通信、遥控遥测和有效载荷方面，我国也有很好的
技术储备。

　　1994年，我国开始进行探月活动的必要性和可行性研究，1996年完成了探月卫
星的技术方案研究，1998年完成了卫星关键技术研究，然后又开展了深化论证工作
。可以说，我国月球探测工程有了比较扎实的技术储备。

　　2国内外深空探测技术的比较

　　同国外相比，我国在深空探测方面存在的主要差距有：
　　（1）深空探测技术研究起步时间比美国和俄罗斯滞后40多年，比日本滞后约
15年；
　　（2）在空间物理探测，太阳、月球、行星及宇宙空间探测方面，缺乏长远的
规划和计划支持；
　　（3）对深空探测的关键技术研究重视不够，相关领域的技术储备薄弱，技术
创新成果少；
　　（4）没有专门用于深空探测的工程试验和新技术检验类卫星，使我国卫星技
术发展缓慢；
　　（5）没有参与20世纪90年代以后的国际合作，失去了很多发展机遇。

　　3关于深空探测的建议

　　（1）充分认识当前全球深空探测与开发的迫切形势和重大意义，深刻分析我
国开展深空探测与开发的必要性和可行性，尽早制定我国深空探测和开发利用月球
资源的计划和规划，纳入国家各有关规划和计划。统筹安排，合理利用现有技术和
预期可获得的技术以及使用有限的资金，开展国际合作，争取最大效益。

　　（2）认真组织有关部门进行深空探测的概念研究和方案论证，区别对待，分
阶段安排，尤其是选好技术途径，抓住发展重点，突破关键技术，尽早开展重要专
用技术的探索性研究和预先研究。

　　（3）密切跟踪国际深空探测与开发的进展动态，积极参与有关的研究和交流
活动，采集和借鉴国外先进技术与经验，为我所用，以促进我国深空探测与开发事
业的发展和技术的进步。□

中国航天2004年第1期
http://www.space.cetin.net.cn/docs/ht97-b.htm
--

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