“月亮女神”月球探測器

北京時間2007年9月14日上午9點31分，月亮女神探測器由H-2A火箭在距東京以南約1000km的鹿兒島縣種子島航天中心發射升空。 ^[1] 

（SELENE）的人造衞星將由H2A火箭搭載，在種子島航天中心發射升空。SELENE是Selenological and Engineering Explorer的縮寫，意為“月球探測工程”，同時也是希臘神話中“月亮女神”的名字。該衞星長寬各為2.1米，高4.8米，大約3噸重，包括一個主探測器和兩個子探測器。月亮女神探測器在軌幹質量1984kg，造價320億日元（約合2.72億美元，19億元人民幣），由日本三菱重工業公司負責研製。 ^[1] 

按照發射計劃，“月亮女神”的主探測器將在離月球表面大約100公里的軌道上環繞飛行。兩個子探測器將被釋放出去，它們各有分工，一個主要保障各探測器與地面的通信工作，另一個負責測量月球的重力場。

日本的“月亮女神”探月計劃最早始於1999年。當時受到美國“阿波羅”登月計劃的啓發，還有宇宙發展的需要，JAXA暗自綜合了當時最新的開發技術，嘗試開發出最先進的新型月球探測器。經過多年的努力，“月亮女神”的研製終於在2006年10月中旬進入最後調試階段，但比預定時間延後了4年。

2007年9月14日，日本發射了“月亮女神”月球衞星。“月亮女神”號由主環繞器和兩枚子衞星組成，日本航天界稱為“繼Apollo工程之後最大規模的月球探測任務”。 ^[2] 

“月亮女神”月球探測器JAXA表示，此次探月計劃總研發費用高達320億日元（約合2.69億美元），是繼美國“阿波羅”號登月之後規模最大的探月計劃。“阿波羅”計劃主要是以月球赤道附近為中心展開考察活動，隨後的許多月球考察也尚未獲取月亮全球的詳細觀測數據。日本1990年曾發射過一個月球探測器，但只是飛越月球，並未進行繞月飛行，因此“月亮女神”是日本第一個月球軌道探測器。

為了引起公眾的關注，JAXA還在日本國內發起了“寄願月球”的活動，從民眾寫下的心願和寄語中挑選出最具代表性的，把話語和人名刻在金屬片上，隨探測器一起飛往月球。

日本曾在1970年發射第一枚衞星。冷戰後，日本也一直努力跟上大國間的航天競爭。其宇航計劃從超高速太空飛機、間諜衞星，到大推力火箭再到載人航天國際研究等，幾乎涉及了所有航天重要領域，其國際航天合作非常頻繁。2003年和2005年，日本兩次成功發射子載人航天飛機。

日本曾在1991年啓動“月球-A”計劃，其主要內容是在1995年發射月球探測器“月球-A”。這一探測器計劃攜帶兩個穿透式着陸器，並在接近月球后將它們發射，用以探查月球內部構造、組成和熱狀態等。但由於着陸器技術難關遲遲未能攻破，致使先於着陸器10餘年開發完成的探測器嚴重老化，JAXA不得不在2007年初宣佈放棄這項耗資200多億日元的計劃。

儘管十幾年苦心經營無果而終，但“月亮女神”計劃的成功還是幫助日本在登月之路上邁出了第一步。根據JAXA的長期計劃，從2005年到2015年，該機構將主要完成月球的探查和技術開發並投入實際運行；從2015年到2025年，將完成月球資源利用技術的技術積累；2025年將着手建立以月球表面為據點的月球空間活動站。 ^[3] 

“月亮女神”號探測器包括一個主軌道器和兩顆小衞星（一顆是中繼子衞星，一顆是“甚長基線干涉測量無線電”子衞星），主軌道器將在距離月球100公里的環形軌道上飛行。

探月軌道飛行器主艙是一個2.1 x 2.1 x 4.8米的盒形艙，盒形艙被分成了一個頂部長為2.8米的上層艙和1.2米的下層艙，上層艙稱之為任務艙，主要裝載大部分科學設備，而下層艙為推進艙。探月飛船的一邊安裝有一個太陽帆板，另一邊與太陽能電池板成90度的地方安裝有一個1.3米的高增益天線。探月飛船的頂端伸出一個12米的磁強計轉臂，任務艙的頂部和底部安裝了四個15米無線電聲波探測器天線。探月飛船總髮射質量為2885千克，這其中包括了795千克的推進劑和兩個衞星。

為探月飛船提供電源的太陽能電池板由22平方米的GaAs/Ge電池組成，可以提供3486瓦的電力，為四個容量為50伏和35安的鎳電池充電。通過高增益天線的S波段和X波段與60米直徑地面圓形衞星接收器進行通信連接，X波段向下鏈接數據傳輸率高達10Mbps，S波段向下鏈接數據傳輸率為40或2kbps。四個S波段全方向天線用於向上傳輸指令，數據傳輸率為1kbps。飛船搭載的數據記錄器容量為10Gbytes。飛船通過散熱器、天窗和加熱器來進行熱量控制。

推進艙中安裝有一個500N的二元推進劑（NTO/N2H4）主發動機。通過12個二元推進劑20N推進器來控制軌道保持和偏軌傾斜姿態。由8個單元推進劑1N推進器來控制滾轉姿態。探月飛船使用四個太陽傳感器、兩個慣性測量器、兩個星象跟蹤儀、4個20Nms反力輪和推進器來三軸穩定姿態控制。任務艙g攜帶有13個儀器，用於科學研究：多頻帶成像儀、地形相機、高清晰電視攝影機、光譜輪廓儀、X射線分光計、伽馬射線分光計、雷達聲波探測器、激光測度計、磁力計、等離子體成像儀、帶電粒子分光計、等離子體分析儀和無線電科學設備。

“月亮女神”探測器甚長基線干涉測量無線電子衞星是一個0.99 x 0.99 x 0.65米八邊形圓柱體，質量為53千克。子衞星頂端安裝了一個偶極天線。探月飛船穩定轉速為10轉/分，不帶推進裝置。電源由一個安裝在衞星側面的70 瓦硅太陽能電池板提供，可為一個13安和26伏鎳氫電池充電。子衞星上有一個X波段和3個S波段無線電源。衞星與無線電中繼衞星結合起來，可以從地面進行微分甚長基線干涉測量觀測。飛船將在100 x 800公里極地軌道上運行，有望在軌道上飛行一年時間。甚長基線干涉測量無線電衞星和無線電中繼衞星在脱離前安裝在任務的頂端。

“月亮女神”探測器及相關探月圖片(20張)

無線電中繼子衞星類似於甚長基線干涉測量無線電衞星，是一個0.99 x 0.99 x 0.65米八角形的圓柱形衞星，質量為53千克。無線電中繼子衞星頂端安裝有一個偶極天線，四個小S波段小天線安裝在飛船上，有兩個在飛船頂端，另外兩個在底端。飛船穩定旋轉率為10轉/分，不帶推進裝置。電源由一個安裝在衞星側面的70瓦硅太陽能電池板提供，可為一個13安和26伏鎳氫電池充電。無線電中繼子衞星有一個X波段和3個S波段甚長基線干涉測量無線電源和一個異頻雷達收發機，可為一個地面站和位於100 x 2400公里軌道對月球遠端重力場進行研究的軌道飛行器轉發4路多普勒距離修正信號。飛船軌道飛行壽命有望達一年以上。

主探測器呈箱形，上半部是長2.8m、搭載大部分有效載荷的任務艙，下半部是長1.2m的推進劑儲箱。太陽翼位於探測器一側，入軌展開後，直徑1.3m的高增益天線與太陽翼成90°；探測器頂部伸出12m長的磁強計探頭，探測器頂部和底部各伸出長15m的測月雷達的偶極天線。星上能源由面積22m2、最大功率3486W的砷化鎵/鍺（GaAs/Ge）太陽電池陣和4個50V、35Ah的鎳氫電池提供。

測控通信由S和X頻段的高增益天線完成。其中，科學數據經X頻段傳輸，由64m天線地面站負責接收，下行碼速率為10Mbit/s。工程測控數據經S頻段傳輸，由40m天線地面站負責接收，下行碼速率為2kbit/s。另有測控系統的4座S頻段全向天線提供數據上行業務，數據上行碼速率為101kbit/s。主探測器的星上數據存儲容量為10Gbyte。 ^[1] 

“月亮女神”月球探測器設計的主要科學目標有三個：一是探索月球和地球的起源，研究月球的形成和演化過程；二是觀測月球的空間環境；三是利用月球觀測外太空。為實現這些科學目標，“月亮女神”共搭載15種有效載荷，主要包括：X射線譜儀、伽馬射線譜儀、多光譜成像儀、連續光譜測量儀、地形測繪相機、激光高度計、測月雷達、月球磁強計、帶電粒子譜儀、等離子體分析儀、上層大氣和等離子體成像儀等，還有中繼子衞星、VLBI射電源子衞星以及高清電視攝像機。受外部因素制約和空間環境影響，“月亮女神”的X射線譜儀、伽馬射線譜儀、測月雷達、帶電粒子譜儀等有效載荷也先後出現各種故障，但整體科學探測基本按預定計劃進行，獲得了大量新的、有價值的科學探測數據。 ^[4] 

“月亮女神”探測器將幫助揭開月球之迷。它將發現什麼呢？

與其它探月使命相比，“月亮女神”深測器將對月球進行更加精確的研究。

1. 月球科學

地球表面始終火山活動，而地球內部則存在地幔熔岩對流運動，因此地球經常會發生變化，這使得我們無法瞭解地球最初的形態。如果我們通過“月亮女神”深測器的觀測掌握了月球的詳細資料，我們就可以解開月球何時及如何形成之迷。

→通過研究月球的起源，我們可以找到與地球的形成和早期太陽系有關的線索。

2. 月球上的科學

地球有大氣環繞，而月球沒有。因此太陽光直接照射在月球表面。“月亮女神”深測器將圍繞月球旋轉1年的時間，研究太陽對月球造成的影響。

→觀測結果對人類未來在月球上的活動（比如建造月球基地）非常重要。

3. 從月球觀測地球

除了觀測月球之外，“月亮女神”深測器還將裝備觀測其它事物的設備。太空環境適宜於觀測太空中的電磁波，因為太空中沒有來自電視和手機的人造電磁波。此外， “月亮女神”深測器還能從月球觀測地球北極和南極的極光，從而研究太陽對地球的影響。

→通過從月球觀察太空和地球，我們可以得到從地球上很難得到的觀測資料。

“月亮女神”發射後在進入月球軌道之前會繞地球飛行兩圈，然後飛往月球。“月亮女神”探測器主軌道飛行器然後會與無線電中繼衞星和甚長基線干涉測量無線電衞星分離，在月球100公里高度軌道上空繞月球兩極飛行，對月球表面進行為期一年多的觀測。每個小衞星會繞不同的橢圓軌道對月球進行觀測。

日本對月球探索的興趣由來已久。上世紀90年代，日本的第一個月球探測器繆斯A科學衞星進入太空，這使日本成為繼美蘇之後，世界上第3個探測月球的國家。然而，在之後的幾年內，繆斯A墜毀月球、“月球-A”計劃幾經周折最後胎死腹中，日本的探月之路陷入低迷。

1999年，在美國“阿波羅”登月計劃啓發下，日本宇航開發機構推出了自“阿波羅計劃以後規模最大、同時也是最複雜的”“月亮女神”探月計劃。經過多年努力，“月亮女神”將在本月中旬發射，這將為日本的月球基地等遠景計劃奠定基礎。

日本宇航開發機構8月中旬宣佈，耗資2.69億美元、重達3噸的“月亮女神”探測器將於9月13日由日本自主建造的H2A火箭攜帶升空。這是日本為未來登陸月球邁出的第一步，也是繼美國“阿波羅”計劃之後最大的月球探測項目。

日本對月球探索的興趣由來已久，但是在過去幾十年中，由於在技術、研究活動統籌方面出現的問題，日本的探月計劃始終磕磕絆絆，未能順利實施。

日本的探月計劃從上世紀80年代中期就已經啓動。日本的第一個月球探測器是1990年1月發射的繆斯A科學衞星。這顆衞星進入太空後更名為“飛天”號，是日本第一次發射接近月球的科學衞星，也使日本成為繼美蘇之後，世界上第3個探測月球的國家。

該探月計劃在很大程度上是試探性的，其主要目的是協助日本科學家掌握探月以及其他宇航計劃所必需的空間探索和軌道控制技術。

繆斯A衞星在發射成功後向月球軌道放出了一個小型探測衞星，但是這枚小型探測衞星很快就出現了故障而告失靈。繆斯A衞星本身在繞地球飛行一段時間後，最終在1993年4月墜毀在月球上，這一探月計劃宣告失敗。

到目前為止，繆斯A衞星是日本唯一發射上天的探月器。在吸取了這次探月計劃失敗的教訓以後，日本在1991年度又啓動了月球A計劃，其主要目標是在1995年度發射月球探測器“月球-A”。

由於在研究過程中缺乏統籌安排，同時又太過急於求成，雖然探測器在1996年就已開發成功，但着陸器的技術難關一直難以攻破。經過6次延期，着陸器的研發難題目前已被解決，然而在倉庫中沉睡10多年的探測器已嚴重老化而無法發射。日本宇航開發機構被迫於2010年1月取消了已持續10餘年的“月球-A”探月計劃。 ^[5] 

1999年，在美國“阿波羅”登月計劃啓發下，日本宇航開發機構綜合了當時最新的開發技術，開始了研製新型月球探測器的嘗試，這也就是後來的“月亮女神”探月計劃。經過多年的努力，“月亮女神”探月器終於在2006年10月中旬進入最後調試階段，但是之後又由於技術故障而推遲了幾次，如果2010年9月中旬月亮女神探月器能順利升空，也已經比原定時間延後了5年。 ^[5] 

日本宇航開發機構認為，“月亮女神”探月計劃是自美國阿波羅計劃以後規模最大、同時也是最複雜的探月計劃。

在充足資金的保證下，月亮女神號探測衞星也難逃失敗與坎坷。在月亮女神計劃之前，日本曾經研製了17年的月球探測器---月球A因為火箭發射技術問題遲遲不能升空，導致探測器上的相關科學技術隨時間“老化”而升空流產。月亮女神探測衞星同樣在發射火箭的技術問題上遇到了阻礙。最初因為火箭發射一次次出現技術故障，使得後續計劃不得不延期。2003年，一隻H-2A火箭在發射後又偏離了預定軌道，日本被迫將其摧毀，重新審視火箭的技術細節。 ^[6] 

“月亮女神”探月計劃負責人Yoshisada Takizawa表示，該探測器將在為期一年的繞月飛行中利用14個傳感器對月球表面進行探測。日本科學家希望通過這些儀器瞭解月球表面成分和礦物組成、月球表面和次表面的結構、重力場、磁力場、高能粒子環境以及月球的等離子區等。Takizawa説，通過上述研究活動，有望能進一步揭開月球的起源及演進的秘密。

“月亮女神”號探測器在發射升空後需要5天才能飛臨月球，此後將以離月球最近120公里、最遠1.3萬公里的橢圓形軌道繞月飛行。在先後放出中繼子衞星和射電干涉子衞星之後，主軌道器將調整運行至距月球100公里的圓形軌道上運行一年。

日本宇航開發機構認為，如果“月亮女神”探月計劃進展順利，那麼日本進一步探索月球及太陽系行星也就做好了鋪墊。

按照日本宇航開發機構的近景計劃，月亮女神2號預計於2012年發射，月亮女神X號也將於2017年發射。這些探月計劃可能包括月球車、月球望遠鏡研製以及在月球表面建立科學設備網絡等內容，日本月球天文台也有望於2010-2020年建立。

日本宇航開發機構還制定了一個月球研究開發的遠景計劃，即在月球上建立“太空港灣”。為了實現這一目標，日本還打算進行更多的探月計劃和可能的月球資源利用計劃。而此次“月亮女神”探測器收集到的數據將對今後的研究奠定重要的基礎。

早在1996年，日本提出了建造永久月球基地的計劃，預計投資260多億美元，在之後的30年之內建成月球基地，包括居住、氧和能源生產廠以及月球天文台等。

2005年1月，日本宇航開發機構重新公佈了未來20年的太空開發遠景規劃草案，主要規劃就是建立無人月球基地、通過國際合作開展載人航天活動以及建設作為小行星探測中轉站的空港等。

最近，媒體還披露了日本宇航開發機構建造有人活動的月球基地的計劃。日本宇航開發機構計劃在2015年向月球發射機器人進行探測，並開始在月球上建立以太陽能為能源的人類研究基地。為此，日本還將在2025年之前建造像美國航天飛機一樣的載人航天飛船。這一計劃還包括在地球上發生大的自然災害，如海嘯時，使用衞星來傳送有關疏散和救援的信息，確定地球上人們的位置等。

據日本媒體報道，為實施上述計劃，日本宇航開發機構的預算可能至少要增加5倍，達到570億美元。

儘管目前這些計劃尚無經費落實，但是日本宇航開發機構的負責人表示，希望能夠得到政府支持，以在利用月球方面採取更多重要的步驟。

H-IIA是日本主要的大型運載火箭。充分利用H-IIA運載火箭技術可以滿足不同的發射需求，具有成本低，可靠性高的特點。通過簡化設計，改進製造效率和發射過程，H-IIA成為全球效費比最高的發射系統之一，其發射成本降低了一半以上。

日本是第三個發射月球探測器的國家。1990年1月，日本率先打破了美俄壟斷，成功發射了“飛天號”月球探測器。該探測器重182千克，用於地—月軌道環境探測。1993年，“飛天號”撞上月球，結束工作。

1996年，日本提出建造永久性月球基地的計劃，預計投資260多億美元，30年內建成月球基地，包括居住、氧和能源生產廠以及月球天文台等，並計劃在2005年將漫遊車送上月球。

2003年，由於接連發射衞星失敗，日本當局曾正式表明“十年內不會進行載人太空計劃”，這等於是宣佈放棄送人上太空的計劃。

在美國新探月計劃的帶動下，目前日本正在啓動新的探月計劃，設想於2006年發射“Selene-A”衞星和“Selene-B”衞星。其重點是研究月球構造和演變過程，同時為日本自己資源貧乏尋找出路。據稱“A”衞星（或稱“月球八號”）進入月球軌道時，探測器會發射兩個魚雷狀的小探測器，打入月球表面下2米深處，其中一個將被安置在面向地球的一面，另一個被安置在背向地球的一面，都帶有地震儀、檢波儀和熱傳感器，用來探測月震和監視月球熱輻射，收集月球內部信息及月核繪圖；“B”衞星（或稱“月亮女神”）是比“A”衞星更大的軌道器，它將繪製更詳盡的月球圖，使用儀器包括X射線和伽馬射線光譜儀、地形攝影機、激光測高儀和雷達探測器等。探測器將拍攝高分辨照片及時向地球傳輸數據，為科學家研究月球內部結構以及月球起源和演化提供重要線索與依據。

2005年1月6日，日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）又提出在比月球更遠的“宇宙深處”建造觀測宇宙和探測行星的“深宇宙港”的中間報告。內容涉及數十年後日本宇宙開發的長期目標，即在月球表面建立無人宇宙基地，並在比月球更遠的地方建立“深宇宙港”。 ^[7-8]