俄羅斯航天的科學(xué)探測(cè)任務(wù)

文/尼莫

▲火星96軌道器想象圖

▲福布斯-土壤火星探測(cè)器

俄羅斯繼承了蘇聯(lián)的航天遺產(chǎn)，但和蘇聯(lián)時(shí)代琳瑯滿目的航天探索項(xiàng)目和成果相比，俄羅斯航天大為遜色，完全不復(fù)舊日榮光。當(dāng)然，瘦死的駱駝比馬大，俄羅斯航天在這些領(lǐng)域仍然取得了一定的成果。

空間科學(xué)現(xiàn)狀

蘇聯(lián)航天在空間天文領(lǐng)域做出了很多獨(dú)特的貢獻(xiàn)，現(xiàn)在的俄羅斯成績(jī)也可圈可點(diǎn)。俄羅斯空間科學(xué)很大一部分在國(guó)際空間站上進(jìn)行。得益于載人航天領(lǐng)域的雄厚實(shí)力，俄羅斯在國(guó)際空間站上占據(jù)了半壁江山，國(guó)際空間站上有俄羅斯的曙光號(hào)貨艙、星辰號(hào)服務(wù)艙、碼頭號(hào)對(duì)接艙、搜尋號(hào)和黎明號(hào)兩個(gè)小型研究模塊，其中“星辰號(hào)”是最主要的科研場(chǎng)所。過去十幾年里俄羅斯在國(guó)際空間站上進(jìn)行了大量科研試驗(yàn)，空間科學(xué)正是六大研究領(lǐng)域之一。俄羅斯利用得天獨(dú)厚的條件進(jìn)行了地球高層大氣研究尤其是大氣放電研究，并對(duì)地球磁層、電離層以及相互關(guān)系進(jìn)行了研究，還對(duì)太陽活動(dòng)進(jìn)行了觀測(cè)和研究。

俄羅斯還于2011年發(fā)射了光譜-R（Spektr-R）大型空間射電望遠(yuǎn)鏡，它由俄羅斯科學(xué)院和拉沃契金設(shè)計(jì)局研制，是一個(gè)直徑10米，焦距4.3米的大型射電望遠(yuǎn)鏡?！肮庾V-R”發(fā)射后進(jìn)入近地點(diǎn)1萬公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)39萬公里的高橢圓軌道，和地面的射電望遠(yuǎn)鏡配合利用甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量觀測(cè)，分辨率比哈勃空間望遠(yuǎn)鏡高1000倍！俄羅斯還在研制后續(xù)的光譜-RG空間射電望遠(yuǎn)鏡，原計(jì)劃2019年初發(fā)射升空，不過因?yàn)樵O(shè)備檢查等因素推遲到6月發(fā)射。這部望遠(yuǎn)鏡是一部X和伽馬射線譜段觀測(cè)的高能空間天文望遠(yuǎn)鏡，未來將送入日地L2軌道進(jìn)行X射線觀測(cè)。俄羅斯還有紫外線領(lǐng)域的光譜-UV望遠(yuǎn)鏡，它工作在110到320納米的紫外線波段上，是一部1.7米口徑的空間望遠(yuǎn)鏡，也是俄羅斯、德國(guó)和西班牙國(guó)際合作的成果，其中俄羅斯提供了空間望遠(yuǎn)鏡的制造、發(fā)射和地面支持，德國(guó)提供了關(guān)鍵的紫外光譜儀，西班牙也參與了地面設(shè)施的運(yùn)營(yíng)。不過光譜-UV望遠(yuǎn)鏡的升空更為遙遠(yuǎn)，現(xiàn)在的發(fā)射計(jì)劃已經(jīng)推遲到2023年了。俄羅斯還規(guī)劃了光譜-M大型空間望遠(yuǎn)鏡，這是一個(gè)10米口徑的遠(yuǎn)紅外望遠(yuǎn)鏡，將成為歐空局赫歇爾望遠(yuǎn)鏡的后繼者，用于研究黑洞、暗物質(zhì)和暗能量等未解之謎。當(dāng)然它的實(shí)現(xiàn)也更為遙遠(yuǎn)，紙面上也是2025年發(fā)射，實(shí)際進(jìn)度更是不容樂觀。

深空探測(cè)現(xiàn)狀

蘇聯(lián)歷史上曾創(chuàng)下月球探測(cè)、金星探測(cè)器和火星探測(cè)的多個(gè)世界第一，無論是首飛拍攝月球背面，首次金星和首次火星軟著陸都永載史冊(cè)，但蘇聯(lián)解體給了深空探測(cè)領(lǐng)域沉重打擊，時(shí)至今日俄羅斯深空探測(cè)仍未恢復(fù)。

俄羅斯時(shí)代迄今為止只有兩次獨(dú)立的深空探測(cè)項(xiàng)目，第一個(gè)是火星96項(xiàng)目，第二個(gè)就是我們十分熟悉的福布斯-土壤項(xiàng)目了。火星96探測(cè)器基于蘇聯(lián)末期的福布斯二號(hào)改進(jìn)而來，俄羅斯那時(shí)雄心仍在試圖和美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)，火星96包括了一個(gè)大型軌道器、兩個(gè)小型登陸器和兩個(gè)小型穿透器，是有史以來最復(fù)雜的火星探測(cè)器。然而1996年11月火星96探測(cè)器變軌失敗，最終重返大氣層燒毀。經(jīng)歷了多年的沉寂之后，俄羅斯又啟動(dòng)了福布斯-土壤項(xiàng)目，要對(duì)火星進(jìn)行取樣返回，是有史以來最遠(yuǎn)的取樣返回探測(cè)，還攜帶了中國(guó)的螢火一號(hào)探測(cè)器。福布斯-土壤探測(cè)器也在發(fā)射后變軌失敗，連同中國(guó)的螢火一號(hào)探測(cè)器一塊墜入大氣層燒毀。

▲光譜-R

▲光譜-RG

面對(duì)月球探測(cè)的熱潮，俄羅斯也啟動(dòng)了一系列月球探測(cè)計(jì)劃，包括月球25、26、27和28號(hào)等項(xiàng)目。月球25又稱月球-水珠著陸器，設(shè)計(jì)用于在月球南極著陸。它攜帶30千克載荷包括取樣機(jī)械臂，驗(yàn)證月面著陸技術(shù)并對(duì)風(fēng)化層和逃逸層進(jìn)行探測(cè)，不過它的發(fā)射已經(jīng)推遲到2021年7月，而原來的計(jì)劃是2012年發(fā)射。月球25號(hào)著陸器如此，月球26號(hào)軌道器同樣被迫推遲到2023年，它用于繪制月全圖并對(duì)月球表面物質(zhì)成分和引力場(chǎng)進(jìn)行研究。月球27號(hào)南極著陸器的發(fā)射時(shí)間是2024年，而月球28號(hào)探測(cè)器是一個(gè)取樣返回探測(cè)器，不過發(fā)射要等到2027年。俄羅斯還計(jì)劃2028年發(fā)射月球29號(hào)探測(cè)器運(yùn)送大型月球車，2031年后發(fā)射的月球30號(hào)將運(yùn)送重復(fù)使用的載具登上月面，支持未來的有人活動(dòng)。月球31號(hào)將把5噸級(jí)大型月球車送上月球，月球32號(hào)把6噸重的大型模塊送上月球，它們將為建立月球基地奠定基礎(chǔ)。俄羅斯月球探測(cè)的未來藍(lán)圖固然宏偉，但對(duì)比蘇聯(lián)解體后，俄羅斯在月球探測(cè)上的一事無成，還是先把月球25號(hào)發(fā)射升空吧。

▲光譜-M 模型

俄羅斯在獨(dú)立自主的深空探測(cè)器項(xiàng)目上還是空白，但通過國(guó)際合作仍然取得了不小的成績(jī)。俄羅斯試圖與日本以及印度合作開展月球探測(cè)，但日本的Luna-A項(xiàng)目取消，印度的月船二號(hào)也和俄羅斯分道揚(yáng)鑣，好在俄羅斯和歐空局在深空探測(cè)合作上可圈可點(diǎn)。歐空局的地外火星（ExoMars）項(xiàng)目是俄歐聯(lián)合項(xiàng)目，俄羅斯不僅承接了兩次發(fā)射任務(wù)，還為2016年發(fā)射的俄歐合作的ExoMars微量氣體軌道器(TGO)提供了兩個(gè)探測(cè)載荷，2020年發(fā)射的火星快車上的著陸器以及科學(xué)平臺(tái)也都由俄羅斯航天局提供。俄羅斯還計(jì)劃和歐空局聯(lián)合開展金星和木星等聯(lián)合深空探測(cè)項(xiàng)目，此外其一些科學(xué)載荷如中性原子探測(cè)儀也被西方研制的探測(cè)器廣泛使用。