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 上文书说到，在科罗廖夫的支持下，拉沃契金设计局再次恢复独立。成为一个独立的单位。他们接手了E6项目的整套工作，包括人员和资金在内。分管这个项目的总设计师巴巴金，也从科罗廖夫的设计局调过来了。对苏联的计划经济体制来讲，单位的合并与重组不是什么难事。 当然，拉沃契金设计局的工作风格OKB-1更加严谨，各种地面测试更加严格。他们接手深空探测器这一摊子以后，立刻是大有起色。起码失败的概率比以前低多了。科罗廖夫精力太分散，既要改进火箭，又要鼓捣东方号载人飞船。他们实在是忙不过来了。
拉沃契金设计局一方面要吃透已有的E6项目的所有资料和技术，另外一方面，他们自己也要加以改进。这一系列探测器的外观长得都差不多。有点像个昆虫，分为明显的头胸腹三部分。头上是个大圆球，里面装着100公斤重的着陆器。这个球的外面有一层气囊，在着陆之前要吹鼓起来，用作降落缓冲。 中间是设备舱，装了一部分仪器设备。其中就包含天文定位的仪器。最下边是反推发动机和姿态控制发动机舱。这个舱段是两端锥形拼在一起，周围还有4个小喷嘴。中间是反推发动机，周围的小喷嘴是控制姿态的。旁边还有两根拉杆天线一样的探针，着陆之前会伸出来，只要这两个5米长的探针一接触到月球表面。就会触发弹射装置。把顶上的探测器圆球弹出去。反正这个圆球周围有减震气囊，可以在月球上弹跳好几次，滚出去好远。
这个探测器工作时间不长，因此不需要太阳能电池板，只靠内置电池就能完成工作。说实话，如果有太阳能电池板的话，我觉得这个探测器的外形就不折不扣，长得像一只大马蜂了。 就在月球9号发射之前，科罗廖夫总设计师不幸去世，死在了手术台上。一个小手术，科罗廖夫再也没能从手术台上下来。所以，他也就没能看到月球9号的发射。但是他设计的闪电号改进型火箭还是忠实的执行了任务。火箭于1966年1月31号发射，把月球9号送上了去往月亮的轨道。3天后，月球9号就已经进入到了月球附近。 当时不管是美国还是苏联，都还没有掌握精确进入环绕月球轨道的能力。道理很简单，当时还没能测出月球的精确质量分布，只是知道个大概，月球上的重力加速度分布数值也不是特别精确。因此就没办法精确计算探测器如何减速，如何环绕月球转圈圈。所有探测器就是一枪头买卖。要么就是飞掠而过。要么就是一头撞上去。 按理说，你掌握了环绕月球转圈圈的技术，你就可以长时间的探测与拍照。而且对于降落到月球的探测，也更有调节余地。先转几圈调整一下，然后在择机降落。但是月球9号没这个本事。它只能一头撞上去。所以现在面临的问题就是如何一头撞上去，但是又不能摔坏，这个比较难。
探测器发射以后，先掉了一个头，反推发动机的尾喷口朝前。距离月球8300公里的距离上，探测器开始调整姿态，尽量让自己垂直于月球表面，在距离月球表面75公里的距离上，月球9号抛弃了用不着的设备，反推发动机开始开火减速。 这个过程全靠天文定位来纠正探测器的姿态。正因为采取了垂直撞上月球的着陆策略，降落的位置只能局限在月球赤道附近了。如果降落在高纬度地区，探测器飞行的方向很难做到和当地月球表面垂直。另外，为了通讯便利，着陆点也必须在月球的正面，于是就选择落在赤道附近的风暴洋地区。 反推发动机在距离月球表面250米的高度上关机。主反推发动机关机，那几个姿态调整发动机继续开机，当5米长的两根探针撞到月球表面的一刻。充气的探测器圆球被弹射了出去，同时，所有发动机全都关机了。
这个充气的球囊在月亮上蹦跶了好久，最后才停下来不动了。4分钟以后，探测器保护壳打开，连球囊带外壳，一起被抛弃。里面还是一个闪闪发光的金属球。半个金属球打开，变成三片花瓣。这个打开的过程，自然而然就把整个探测器的姿势正过来了。球中心伸出一个摄像机，顶上有个反光镜。可以旋转，其实就跟现在新能源车上的那个激光扫描长得差不多。因此这个摄影机可以拍摄周围360度的照片。
这个球伸出4根天线，开始根地面保持联系。这时候，月球9号探测器已经可以拍照了。但是，当时月球上的光照不太好。当时恰好碰上月球上的黎明，太阳刚从地平线上爬上来。现在拍摄太暗了，要等一会儿，太阳爬升到地平线以上7度，才能开始拍照。 没办法，只能慢慢的等待，等待光照情况好转，现在可以拍摄了。反光镜转了一圈，拍下俄周围360度的全景图。从照片上可以近距离观察到月球表面的粉尘状况。此时此刻，英国当时最大的乔德雷尔河岸天文台76米口径射电望远镜也在紧密的关注苏联人的这次行动。他们在183MHz波段上监视着月球9号的无线电信号。他们发现，在这个波段上开始有数据回传信号。他们仔细一看这些信号，怎么看着怎么眼熟。似乎这些无线电信号的和全世界通用的传真机信号差不多。难道苏联人用了普通的传真机编码进行传输？ 巧了，苏联人还真的就没有加密，他们用的就是一种通用的无线传真信号格式。这种信号通常是地面往船只上传送天气预报用的。从月球发送回来，速度很慢。摄像机水平视野是360度，垂直视野36度。每一帧扫描线是6000根，分辨率非常高。每一行是500像素。全景照片其实是很多张一点一点拼起来的。一秒钟能发回一根扫描线的数据。传一张全景图，起码要100分钟时间。 摄像机的焦距是从1.5米到无限远。1.5米距离上，分辨率达到2mm左右。可以把周围环境看得清清楚楚。
英国人耐着性子慢慢等，用射电望远镜接收到几幅完整的照片以后，直接就被《每日快报》的记者当头版头条给发出去了。所以，月球9号的照片是英国人最先发布的，而不是苏联人。因为苏联当时有规定，这种宝贵的照片，必须先交给勃列日涅夫同志审批，发不发，他说了算。所以，苏联人发布这些照片反而晚了一步，还造成了一个不大不小的外交事件。
苏联人在8小时内，陆陆续续收到了4张全景图。还有一些其他的辐射数据。从照片上，大家可以看得出这个一百公斤重的探测器基本上没有陷入太深。所以月球表面还是比较坚实可靠的，不存在很多科学家设想的，松软得像棉絮一样的尘埃表面。这也验证了柯伊伯的判断是对的。月球9号还探测了月球上的表面辐射剂量，发现还在安全范围之内，不需要担心威胁宇航员安全。 总之，苏联的月球9号再一次压过了美国人一头。抢在了美国人前面。是苏联人的第一个实现探测器在月球表面软着陆，探测器还工作了足足两天才耗光了电力。
拉沃契金设计局决定趁热打铁，再接再厉。仅仅两个月之后，苏联人发射了月球10号探测器，这个探测器的主要目标就是进入环绕月球的轨道，正式成为月球的卫星。这个探测器的平台跟月球9号长得还是差不多的，只是顶上的那个圆球被换成了一个圆柱体的探测器。 这个探测器可以探测月球周围的辐射。还带了微流星体探测器。太空里面存在很多微小的颗粒，打在航天器上是会造成磨损的，比如在壳子上打出一个坑啊，打出个小洞啊，这都有可能，所以呢，微流星体计数器，就是探测这种撞击的。 当然啦，还是要测量月球周围磁场强度的，所以带了一根伸缩的杆子，磁场计就装在了杆子的顶端。当然啦，地面也会严密监控这颗探测器的轨道，因为轨道本身也是月球10号的关键之一。 照惯例，这颗探测器被闪电号火箭送到了环绕地球的临时泊车轨道。在空档滑行一段以后，上面级点火，把探测器送到了地月转移轨道上。半路上，探测器完成了一次轨道修正。这一次的目标不是对准月球撞上去。而是和月球擦肩而过，最近的距离是1000公里，因为这次是要进入环绕轨道。
4月3号，月球10号距离月亮还有8000公里，探测器就开始调整自己的姿态了。然后开始开反推减速，到最后，速度从2.1公里/秒降低到了0.64公里/秒。地面跟踪观测发现，探测器已经进入了一个环绕月球的长椭圆轨道，远地点高度1015公里。近地点高度349公里，轨道倾角71.9度。 苏联又一次拔得头筹，月球10号是第一个环绕地球之外天体转圈圈的探测器。进入轨道以后20分钟，头顶上那个探测器被释放出去，探测磁场的那根杆子也伸出来了。后边的主要的工作都是它来做，发动机之类的玩意儿，都已经完成本职工作了。 按照苏联的计划，4月4号要召开苏共23次代表大会。苏联人在探测器上装了一个音序器。说白了就是按时发送指定的音符，构成一首乐曲。这次安排的是国际歌。 头天晚上，月球10号的信号很清晰。一切顺利呢。第二天，到了正日子了。大家一听，这个国际歌怎么少了个音符啊，月球10号上的音序器出BUG了，这怎么行呢。只能用前一天彩排的录音顶上去用。开会的代表不知道啊，还以为真是当时从月球轨道上发回的实况音频呢。其实根本不是。当然啦，这声音也的确是从月球轨道传回来，只是这不是当天的，而是前一天晚上的。苏联人老是要搞点献礼工程，这是他们的习惯了。这件事，苏联解体以后才被披露出来。 应付完了领导，月球10号开始专注于自己的本职工作。那就是一圈一圈围着月亮转悠。大概3个小时绕一圈。到了4月15号为止，大概是绕了96圈了，和地面测控站完成了53次通信。地面一直在跟踪计算月球10号的轨道。大家发现，在环绕月球的轨道上，微流星体的数量要多一些，但这也不是什么大事。 一直到5月30号，探测器绕着月球转悠了460圈以后，电池终于耗尽了。这次月球10号还是没有带太阳能电池板。靠内部电池能工作快两个月时间，也算是够可以的了。最终，地面测控站发现，月球10号的轨道在这接近两个月时间里，已经发生了很大的变化，轨道倾角改变了0.3度，远地点距离变成了985公里，近地点高度变成了378公里。也就是说，轨道变得比过去圆了一点点。
那么这说明什么呢？这说明月球的内部是不均匀的。月球上空重力加速度时时刻刻都有微小的起伏，因此这也造成了环绕月球轨道的不确定性。这种轨道计算，可不是高中课本上那种总是拿月球当做一个质点去计算就行的。这种轨道很复杂。 当然，如果距离月球很远很远，你把月球当一个点问题不大。但是，月球10号的轨道并不算高。月球的平均半径1737公里，近地点距离月球表面350公里的高度，几乎就是贴着月球的皮在飞。月球本身的不均匀性也已经不能忽略了。 当然，我们也可以反过来想，利用轨道的变化，可以反推出月球的重力加速度的不均匀分布，这样很有可能可以揭示出月球的不同密度分布。现在我们知道，一般比较重的岩石，会沉降到大型天体的核心深处，比较轻的会漂浮在表面。但是月球内部的大密度内核是偏心的，并不对称。这种表面之下的秘密，我们反而是从太空探测器的轨道变化探测出来的。 拉沃契金设计局还是比较专业的，表现比OKB-1设计局强。至此，深空探测领域，基本上变成了喷气推进实验室和拉沃契金设计局之间的对抗赛。那年头，美国人的压力真的是太大了。但是他们不知道，科罗廖夫去世了，苏联的航天探索步伐再也跟不上趟。因为苏联再也找不出一个在领导面前面子够大，在员工面前威望够高的掌门人，其他人往往是这头搞不定，或者是那头搞不定，要么就两头都搞不定。苏联航天部门的内耗在加剧。这也就给了美国有了后来居上的机会。 我们前面不是说了吗，美国的JPL也在紧赶慢赶的研究在月球表面软着陆的探测器：勘测者计划。1965年，他们就已经基本设计成型了。他们的设计，比苏联人更加复杂，功能也更加完善。 苏联人很喜欢把航天器造成球状，东方号宇宙飞船就是个球形的。斯普特尼克卫星也是球形的，月球探测器也是球形的，只是多了几根天线。
勘测者是由喷气推进实验室总体设计，着陆器部分是休斯飞机公司承担的。整体看来，长得像个照相机的三脚架。在三条腿中间是固体反推发动机这是降落的时候减速用的。因为是固体发动机，无法灵活调节推力，只能在接近月球表面的时候开一下，不是用来精确操控姿势的。所以另外配备了一个液体发动机作为修正轨道的游机。他们还用加压的氮气喷嘴来调整姿态。 大部分仪器都装在了三条腿之间的空隙里，这样下盘比较稳当。三脚架杆子的顶横着摆的是太阳能电池板，竖着摆的是定向天线。腿上伸出两个杆子是全向通信天线。雷达高度表的天线是朝下的。这显然比苏联人伸出5米长的探杆要高级多了。 这台探测器上除了日常的测量速度加速度和温度的仪器，唯一的科学仪器是两套摄像机。一套也是朝下的，主要是地面人员想亲眼看着探测器一点点靠近月球，最后落地。另外一套是可以随便转，朝向各个方向。位置在三脚架的桅杆上。站得高看得远嘛，视野比月球9号更好一些。而且，这个摄像头带了滤镜轮。可以红绿蓝各拍一张，发送到地面，由技术人员拼出一张彩色照片。这也比苏联人强多了。
巧了，就在苏联的月球10号电力耗尽，失去联系的这一天。美国人从卡纳维拉尔角，用新型的宇宙神+半人马座上面级，把勘测者1号发射到了太空。现在嘛，JPL已经算是比较有经验了，火箭也变得比较可靠。不会一天到晚总失败。勘测者1号顺利的进入了地月转移轨道。展开了太阳能板，对准了太阳。恒星校准系统也盯住了老人星，可以实现自动定位测量。 探测器在6月2号距离月球表面1600公里的地方开始改变姿态，屁股朝前。在320公里的高度上，雷达高度表被激活，开始准备着陆过程。在96公里的高度，正式进入着陆倒计时状态。液体发动机被点燃，开始第一步减速。在75公里高度，屁股底下的固体火箭发动机开始点火，游机继续工作，主要是保持姿态。在7.6公里的高度上，速度已经降到了110米/秒了。 主发动机耗尽以后，游机开始加大马力，烧干的主发动机被抛弃。在雷达高度表和多普勒速度表的操控下。探测器继续下降，在距离月球表面4.3米的地方，发动机关机。这样做是为了防止地面的土壤被吹起来，月球重力很小，沙子在空中下落很慢，如果弄得探测器灰头土脸的，哪哪儿都是沙子，也不利于拍照。最后的这4米，全靠3条腿吸收冲击能量了。
探测器落地以后跳了一跳，高度6.5厘米。算是平安落地了。你看这个过程，是不是比苏联人高大上多了，人家的这个系统真的很可靠。至此，美国人的探测器，也实现了月面软着陆，仅仅比苏联人晚了4个月而已。 着陆以后，探测器都要干些什么呢？我们下回再说。 |
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