去月球挖土有多难？从50年前的苏联自动月球采样活动说起……( 二 )
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徘徊者７号及拍摄的月面照片尔后，美国又发射了徘徊者8号和9号探测器，也取得了高度成功，拍摄的照片为登月选择预定点作出了出色贡献。在月面上软着陆也是苏美竞赛的重要内容。从1963年开始，苏联尝试发射了10个探测器，都没有获得成功。1966年1月31日，苏联发射的月球９号终于首次在月面上实现软着陆。
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月球9号探测器它的着陆方式很独特：在火箭充分降低飞行速度后，月球９号开始登陆。当撞杆触地时，仪器舱即分离开。为了保证它呈预定的姿态，以便摄像机等正常工作，它的底部很重，在滚动的过程中，这个仪器舱类似于一个不倒翁，可以使之呈直立姿态。
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月球9号着陆器在4天的工作寿命期间，月球９号探测器发回大量关于月球的资料，包括着陆周围的全景图。
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月球9号拍摄的月面照片1966年3月31日发射的月球10号成为第一个人造月球卫星。它重1600千克，运行在350×1017公里的轨道上，对月球及周围环境进行了长时间的观测，获得了大量宝贵的科学资料。这两个探测器为苏联的再一次领先立下了功劳。0320世纪60年代后期开始研制自动月球采样飞行器20世纪60年代美国宇航局最主要的任务的实施阿波罗登月计划。苏联也曾经实施过登月计划，但由于登月火箭N-1研制过程中遇到重重困难，难以赶上美国的步伐。因此，苏联计划研制自动月球采样飞行器，希望赶在美国阿波罗11号登月前自动取回月球样品。为此，苏联在月球系列探测器中，研制了第三代月球探测器。由于探测器质量较大，因此采用大型运载火箭质子-K号发射。
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质子-K运载火箭苏联发射卫星等航天器都有一个命名规则：航天发射成功后才有一个正式命名。我们看到月球探测器1号、2号、3号以及9号等，实际上都是发射后才得到这些名称的。如果发射失败，一般就不正式命名了，而是以代号来称呼或编入宇宙系列航天器之中。这一策略使人们感觉苏联发射航天器的成功率很高。质子号火箭是20世纪60年代中期研制的大型运载火箭，曾广泛用于空间站、大型月球探测器及火箭探测器的发射。由于研制初期问题很多，因此发射的月球采样探测器曾遭遇一系列失败。0420世纪70年代你追我赶的月球采样计划1969年6月，由于美国正大张旗鼓地准备实施阿波罗11号登月任务，苏联为抢在美国之前先行取得月球土壤样品，于1969年6月14日发射了第一颗自动月球采样飞行器，内部编号E-8-5No.402。由于火箭上面级发动机未能点火，探测器未能离开地球。1969年7月13日，苏联再次发射月球采样飞行器——月球15号，同样遭到失败。探测器虽然到达了月球附近，但在下降月球过程中发生故障，直接撞上月面，采样任务再次失败。
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月球15号探测器1969年9月23日，苏联发射宇宙300，也是一颗月球采样探测器。同样由于运载火箭上面级问题，该探测器只进入了低地球轨道，未能飞向月球。1969年10月22日，苏联发射宇宙305探测器，也只是进入了低地球轨道。051970年2月6日，苏联第五次发射月球采样探测器（内部编号E-8-5No.405），还是由于火箭发射故障，探测器连地球轨道都未能进入。直到1970年9月12日，苏联第六次尝试发射采样探测器，才首次取得成功，月球16号终于到达月球并取回101克月球土壤样品。
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月球16号采样探测器此时，美国已经两次登月成功，取回的月球岩石和土壤样品56千克，远远超过苏联月球16号取回的样品。月球16号取得的成就仍然值得称赞，它是人类首个在月球上自动采样并返回地球的探测器。整个探测器高约4米，底部直径约4米，发射质量约5800千克。探测器由下降级与上升级组成。下降级重1880千克，位于探测器下部，负责采集月球样品、与地球进行无线电联络、提供电能，同时也可作为上升级的发射平台。下降级的最下方是制动发动机，负责减速和着陆；游标发动机负责飞行过程中修正轨道；4个对称分布的圆柱形推进剂贮箱为发动机提供燃料；无线电高度表用于测试水平速度、垂直速度及辐射；月球样品采集装置中装有钻臂与空心钻管，钻管内装有探测器，可以感知月岩或月壤的阻力以确定钻速，并且可以自动避开月球岩石。其他分系统还有导航与控制系统、温度控制系统、无线电接收与发射系统、化学电池和4个可伸缩的缓冲着陆支架等。上升级位于探测器上部，负责把装有月球样品的返回舱送回地球。上升级包括提供动力的发动机喷管、3个球形推进剂贮箱、装有导航设备和化学电池的柱形仪器舱，以及位于仪器舱上方的球形返回舱。球形返回舱直径约50厘米，质量为36千克，其下部是电池和信号发射装置，中部是装有钻管和月壤的样品舱，顶部为降落伞和下降天线。返回舱外表面有热防护层，防护层的外层是石棉酚醛塑料，内层是玻璃纤维蜂窝填料，正面部分最厚达35毫米，背面只有几毫米。回收舱用金属紧固带与仪器舱顶部连接，它在再入大气层前根据地面的指令与火箭分离。月球16号到达月球轨道后，整个探测器全面下降到月面上。由于探测器很重，利用火箭发动机反推减速下降需要消耗大量推进剂，上升级返回地球时也需要消耗很多推进剂，因此它能够采样并带回地月球土壤样品很少。月球16号软着陆和采样返回过程如下：发射进入地球轨道：月球16于1970年9月12日由质子-K号火箭发射升空，首先进入远地点241千米、近地点185千米、倾角51.5°的近地轨道。地月转移飞行：月球16号进入地球轨道70分钟后，开始向月球方向加速并达到第二宇宙速度。惯性飞行1天后，探测器主发动机点火6.4秒，完成常规航向校正。进入月球轨道：9月17日，月球16号启动推进系统，进入高110千米、倾角70°的初始月球圆轨道。9月18日和19日，探测器进行了2次轨道机动：首先，月球16号转移到远月点110千米、近月点15千米的椭圆轨道；然后，将探测器轨道调整到倾角61°、远月点106千米的月球环绕轨道。月球软着陆：月球16号在9月20日接近近月点，制动发动机启动6分钟后关闭，下降级在高度2米时，以每秒2.4米的速度在月面实现软着陆，着陆点位于月球南纬0°41'、东经56°18'的富海东北部区域。月面采样操作：月球16着陆后约1小时，自动钻孔机开始钻入月球表面提取月壤样品，样品质量为101克。7分钟后，钻孔机在距月表35厘米处停止。接着，仪器被收回，样品被封装于返回舱内。
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