月球9號

月球9號

月球9號(俄語:Луна-9)是蘇聯發射的一顆月球探測器。它是世界上第一顆在月球上成功實現軟著陸的月球探測器。

  • 中文名稱
    月球9號
  • 外文名稱
    Луна-9
  • 發射時間
    1966年1月31日世界時11:41:00
  • 發射國家
    蘇聯
  • 發射地點
    拜科努爾航天中心
  • 軟著陸時間
    1966年2月3日世界時18:45:30
  • 軟著陸地點
    北緯7度13分 西經64度37分風暴洋
  • 探測器質量
    1538千克
  • 登月艙質量
    99千克
  • NSSDC ID
    1966-006A
  • 運載火箭
    閃電號運載火箭

基本信息

運載火箭: 閃電號運載火箭  

月球9號

發射時間:1966年1月31日世界時11:41:00  

發射地點:拜科努爾航天中心  

軟著陸時間:1966年2月3日世界時18:45:30  

軟著陸地點:北緯7度13分 西經64度37分 風暴洋  

探測器質量:1538千克  

登月艙質量: 99千克  

NSSDC ID:1966-006A

基本簡介

月球9號是蘇聯發射的一顆月球探測器,是世界上第一顆在月球上成功實現軟著陸的月球探測器,在1966年1月31日由蘇聯發射,它經過79小時的長途飛行之後,于2月3日在月球的風暴洋附近著陸,用攝像機拍攝了月面照片。月球9號探測器重1583千克,在到達距月面75千米時,重100千克的著陸艙與探測器本體分離,靠裝在外面的自動充氣氣球緩慢著陸成功。月球9號1966年2月3日,蘇聯發射的不載人宇宙飛船“月球9號”首次在月球表面進行軟著陸成功,並向地球發回月球全景照片。為了完成這一人類創舉,蘇聯從1959年1月開始發射了24顆系列月球飛行器。其中有三次從月球表面帶回標本,拍攝了月球表面498個形成物,並成功地拍攝到月球背面照片。這一系列成果表明人類正逐步進入宇宙時代。

結構組成

登月艙

登月艙是登月任務的核心所在,它呈卵形,直徑約58釐米,質量為99千克。包含有用于在月表著陸的減震裝置,可以保護艙內儀器。上半月球9號探測器(展開後的登月艙)部分為電視照相機設備,相機重1.5千克,功耗2.5瓦,鏡頭可在上11度、下18度範圍內調節,最大分辨可達1.5-2毫米;下半部則是化學電池、熱控製器、通訊系統。為了保護密封艙內的無線電系統,密封艙中的氣體壓強達到1.2個大氣壓,溫度則被控製在19至30攝氏度。登月艙還含有4片段預告瓣狀的天線,著陸後,4個花瓣形裝置向上開啟,可以起到穩定作用,同時它們也作為天線系統的組成部份使用;然後伸出4個75米長的鞭形天線,用于與地球接收站進行通信。當完全展開時包括開啟的花瓣形天線在內,登月艙最大直徑達160釐米,高度達112釐米。

登月艙的通信由“花瓣”和伸出的鞭形天線來完成。在飛行階段和登月的最初幾分鍾,信號傳送和接收均由隱藏在“花瓣”內的天線完成,“花瓣”開啟後,由4個鞭形天線承擔信號傳送和接收任務。鞭形天線向地球傳送了包括經校正的黑白標準的月表照片等信息,以及在軌道上獲得的月表部份區域的立體照片。

在月面著陸時,登月艙在月球9號反推發動機與月面接觸前的一瞬間從月球9號中彈出並落在月面,艙內的減振裝置可以保護艙內儀器。

月球9號的相機重1.5千克,功耗2.5瓦,呈直徑8釐米、長25釐米的圓柱形,它與水準面形成16度夾角,以確保視場直接對準月球表面,圖像覆蓋範圍為向上11度、向下18度。 相機的焦距為1.5米到無窮遠,在1.5米距離被觀測物體時,可分辨清楚1.5-2毫米的物體。

旋轉鏡頭可以在垂直機轉動以進行掃描,同時還可在水準面轉動進行掃描。

儀器艙

月球9號中部在兩側裝有2個可拋離的控製儀器艙,其中一個內裝有星光導航設備,另一個裝有無線電高度表及相關電路,它的總質量為300千克。儀器艙被設計成可以拋離的形式,可在反推發動機點火前的瞬間被拋掉,以減少重量,降低速度。大部分的電池都在儀器艙內。這兩儀器艙的結構非常輕,以至當火箭上升並達到很高的高空時,必須降低艙內壓力。

發動機系統

月球9號上部的儀器艙與發動機系統相連。發動機系統由球形的鋁合金氧化劑箱、圓環形鋁合金的燃料箱以及燃燒室組成。發動機系統的主要任務包括2個:(1)在中段飛行時實施航向校正;(2)軟著陸過程中提供反推力(製動)。發動機系統的壓縮氮氣瓶用于姿態控製。與蘇聯以往慣用太陽能電池不同,月球9號探測器的動力來源于化學電池,大部份電池裝在著陸前被拋掉的儀器艙中。

飛行過程

1966年1月31日11點41分(莫斯科時間14點41分),月球9號從拜科努爾航天中心發射升空。升空後先進入一條到219×167千米、傾角51.6度的地球停泊軌道,不久後經閃電號火箭第三級加速,進入地月轉移軌道。

月球9號

2月1日格林尼治時間19點29分(莫斯科時間22點29分),在距離月球8300公裏時,月球9號上的修正發動機進行了中途軌道調整。它們以每秒71.2米的速度噴射氣體並連續工作了48秒。最終,月球9號在月球表面75公裏處啓動了製動火箭,將速度從每秒2.6千米逐漸降低,並拋掉了儀器艙,開啟氣囊。高度降為250米時,製動火箭被關閉,4個小型火箭開啓。同時,探測器伸出一隻探針用以確定關閉製動發動機的最佳時機。在5米高處,探針接觸到月表,探測器關閉了發動機,從頂部拋出登月艙。經歷了3天的長途跋涉後,月球9號終于在2月3日格林尼治時間18時45分30秒(莫斯科時間21時45分30秒 )成功降落在月球北緯7.13度,西經64.37位于風暴洋附近的一個地點。

著陸後250秒,月球9號向地球傳送信號並開啟了頂部的4片段預告瓣。這4片段預告瓣除了可以穩定住登月艙外,還可以與4根75釐米長的鞭型天線一起組成通信系統。之後,由固定鏡頭和旋轉鏡頭組成的電視攝像機組件開始拍攝著陸區附近的黑白照片。因為此時的太陽才剛剛從月球上的地平線升起,所以開始時的幾張照片拍得很不理想。15分鍾後拍下的第一張黑白照片經過在總計過去了8個多小時後終于分7次被傳送到了地球。

2月7日,月球9號終于因為電力耗盡而結束了工作蘇聯通過對月球9號傳回的資料分析而得出結論:月球表面是堅固的,人類完全可以降落在月球上。

月球考察

在蘇聯實施的月球表面軟著陸經歷了5次失敗的同時,美國也完成了月球表面首次軟著陸的準備工作,這使得蘇聯要想在月球探測這一領域保持領先,就必須在很短的時間內再進行一次嘗試。1966年1月31日,“月球”9號滿載著希望啓程。該探測器由閃電號運載火箭發射到219×167千米、傾角51.6度的地球停泊軌道,在繞地球飛行不到一周後,火箭第三級再次點火工作,將“月球”9號送入奔月軌道,並在三天半後與月球交會。2月1日,在距離月球23.3萬千米處,經過對探測器位置的計算後,進行了48秒的點火以進行軌道中段校正。在此後的2天中,“月球”9號直接飛向月球,並以每秒4度的轉速旋轉,以達到溫控要求,並保證合適的地球重力場以及後來的月球重力場對探測器的作用。

月球9號

進入月球轉移軌道後的“月球”9號, 總質量為1583千克,其中:登月艙約100千克,登月前將拋掉的儀器艙重約300千克,登月設備163千克,結構重量約200千克,推進劑800千克。“月球”9號總長約2.7米。“月球”9號的登月艙呈卵形,直徑約58釐米,內部安裝有減振裝置,上半部裝的電視設備,直徑6毫米、長10毫米的氣體放電輻射計數器;下半部裝有化學電池、熱控系統和通信設備。在月面著陸時,登月艙在“月球”9號反推發動機與月面接觸前的一瞬間從月球9號中彈出並落在月面,艙內的減振裝置可以保護艙內儀器。著陸後,4個花瓣形裝置向上開啟,可以起到穩定作用,同時它們也作為天線系統的組成部份使用;然後伸出4個75米長的鞭形天線,用于與地球接收站進行通信。包括開啟的花瓣形天線在內,登月艙最大直徑達160釐米,包括伸展的天線在內,高度達112釐米。

登月艙的通信由“花瓣”和伸出的鞭形天線來完成。在飛行階段和登月的最初幾分鍾,信號傳送和接收均由隱藏在“花瓣”內的天線完成,“花瓣”開啟後,由4個鞭形天線承擔信號傳送和接收任務。鞭形天線向地球傳送了包括經校正的黑白標準的月表照片等信息,以及在軌道上獲得的月表部份區域的立體照片。“月球”9號中部在兩側裝有2個可拋離的控製儀器艙。其中一個裝的是星光導航設備,另一個裝有無線電高度表及相關電路。這兩個儀器艙在反推發動機點火前的瞬間被拋掉,以減少重量,降低速度。這兩儀器艙的結構非常輕,以至當火箭上升並達到很高的高空時,必須降低艙內壓力。

“月球”9號上部的儀器艙與發動機系統相連。發動機系統由球形的鋁合金氧化劑箱、圓環形鋁合金的燃料箱以及燃燒室組成。發動機系統的主要任務包括2個:

(1)在中段飛行時實施航向校正;

(2)軟著陸過程中提供反推力(製動)。

發動機系統的壓縮氮氣瓶用于姿態控製。與蘇聯以往慣用太陽能電池不同,“月球”9號探測器的動力來源于化學電池,大部份電池裝在著陸前被拋掉的儀器艙中。

“月球”9號在著陸前一小時或距月球8300千米時,直接對準月球,然後將反推發動機的軸線垂直對準月面,在探測器系統經過全面檢測後,啓動自動著陸系統程式,當高度表批示距月面為75千米時,著陸系統先後發出兩條指令,(1)拋掉儀器艙,(2)反推發動機點火。

探測器開始從2.6米/秒減速。抵達月面之前,一個5米長的探針從探測器中部伸展到反推發動機的下面,以確定反推發動機的關機和拋出登月艙的時機。探針觸到月面的瞬間,探測器系統將關閉發動機並拋出登月艙。發動機以5.5-6.0米/秒的速度撞在月球表面,而登月艙將落到發動機的附近。

“月球”9號最終安全地在月球上降落,著陸後約4分鍾,月球9號登月艙開啟“花瓣”,開始向地球傳送信號。7小時後,向地球傳送了首張月球表面的全景照片。由固定鏡頭和可轉動鏡頭組成的電視攝像機開始工作,旋轉鏡頭可以在垂直機轉動以進行掃描;同時還可在水準面轉動進行掃描,圖片信號被傳輸到地面站,傳輸每幅圖片需要100分鍾。

“月球”9號的相機重1.5千克,功耗2.5瓦,呈直徑8釐米、長25釐米的圓柱形,它與水準面形成16度夾角,以確保視場直接對準月球表面,圖像覆蓋範圍為向上11度、向下18度。 相機的焦距為1.5米到無窮遠,在1.5米距離被觀測物體時,可分辨清楚1.5-2毫米的物體。“月球”9號在2月7日由于電池耗盡而停止向地球傳送信息。後來蘇聯公布了詳細的分析研究成果。這次探測的更重要成果是回答了這樣一個重要問題,即月球表面足以支撐100千克的載荷而不會產生其它明顯的效應,也就是說,宇航員登月不必擔心會陷入月壤之中。