臺北市立天文科學教育館 張桂蘭 kl @ tam.gov.tw 02-28314551 # 302 探月競賽 誰是最後的大贏家？ 臺北市立天文科學教育館 張桂蘭 kl @ tam.gov.tw 02-28314551 # 302 2019/1/2

目前全球太空機構 目前全球各國太空研究或探測的相關機構共有 ～約66個，且仍在持續增加中 臺灣有參與太空探測的機構 國家太空中心（http://www.nspo.org.tw/2008c/） 國家實驗研究院儀器科技研究中心 （http://www.itrc.org.tw/） 各大學院校（以中大、成大為主） 2019/1/2

月球任務型態分類 飛掠（flyby） 繞行（orbiter） 撞擊（硬著陸, impactor） 登陸（軟著陸, lander） 月面車（rover） 樣本返回（sample return） 載人（manned） 2019/1/2

探月任務競賽開始！ Pioneer (0-4) Luna (1-24) Ranger (3-9) Kosmos (21,60,111,159,300,305) Zond (3-8) Surveyor (1-7) Lunar Orbiter (1-5) Explorer (33, 35) Apollo Hiten-Hagoromo Clementine Cassini Asiasat 3 Lunar Prospector SMART-1 Deep Impact-EPOXI Selene (Kaguya) Chang’e (1) Chandrayaan (1) Lunar Reconnaissance Orbiter + LCROSS 2019/1/2

探月任務競賽開始！ 先鋒者號 Pioneer 月球號 Luna 遊騎兵號 Ranger 宇宙號 Kosmos 探測號 Zond 探測者號 Surveyor 月球軌道飛行號 Lunar Orbiter 探險者號 Explorer 阿波羅號 Apollo 飛天-天女號 Hiten-Hagoromo 克萊門汀號 Clementine 卡西尼號 Cassini 亞衛3號 Asiasat 3 月球勘測者號 Lunar Prospector 斯瑪特號（敏捷號） SMART-1 深度撞擊EPOXI延伸任務 Deep Impact-EPOXI 月亮女神號 Selene (Kaguya) 嫦娥號 Chang’e (1) 月船號 Chandrayaan (1) Lunar Reconnaissance Orbiter + LCROSS 2019/1/2

目前還在執行的任務 月球勘測軌道衛星（2009.06.18發射） Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) 其所攜帶的LCROSS撞擊器和其Centaur火箭已於2009.10.09撞擊月球南極永暗坑洞。 為NASA預定於2020年送太空人重返月球的關鍵任務 在月球南極永久暗坑中發現極冷的溫度 （-238℃），比冥王星表面還冷。 LCROSS撞擊結果顯示月表下有大量水冰。 2019/1/2

Explorer Lunar Orbiter Pioneer Ranger Surveyor Apollo 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Luna Kosmos Zond Chandrayaan-1 SMART-1 SELENE Clementine Lunar Prospector Hiten Chang’e -1 Asiasat 3 2019/1/2

任務成功率： USA：共執行47次，成功29次，成功率62％ USSR：共執行52次，成功22次，成功率42％ Japan：共執行2次，成功1.5次 Euro Union：共執行1次，成功1次 China：共執行1次，不小心成功2次 India：共執行1次，成功0.8次（後來失蹤了） 2019/1/2

未來預定要發射的探月任務 USA： GRAIL(2011, 測量月球重力場) LADEE(2012, 探查與日遽增的人類活動對月球稀薄外氣層的影響） International Lunar Network, ILN (2013-2017)，實際是聯合數國的合作計畫 Orion (2019, 載人任務開始） 預定在2019-2024年間，建立月面基地 2019/1/2

China： Chang’e mission（嫦娥工程）：2003年開始 探月： 登月：預定於2020年送太空人上月球 -1 已完成任務（2007-2009）：繞月 -2 預定2010年發射：繞月 -3 預定2013年發射：落月，軟著陸+月面車 -4 預定2017年發射：返回，軟著陸+採集月壤標本 登月：預定於2020年送太空人上月球 駐月：於月球背面設立月球基地 2019/1/2

2019/1/2

Japan: India: SELENE -2 (2012-2013) 2020開始載人任務 2030建置月面基地 Chandrayaan -2 + 俄羅斯Luna-Glob-2 (2012) Chandrayaan -3 (2013) 2015開始載人任務 2019/1/2

Russia（俄羅斯）: Euro: 月球號 Luna-Glob -1與 -2 （皆2012） 月壤號 Luna-Grunt -1與 -2 （2014-2015） 多角月球號 Luniy-Poligon (2020) 2025開始載人任務 2027-2034年間建立月面基地 Euro: Moon Next (?) 曙光女神號 Aurora (2024開始載人任務） 2024-2030年間建立月面基地 2019/1/2

探月任務的新學生 UK: S. Korea: Germany: Google Moon X-Prize: 月光號 MoonLITE (2014) 月耙號 MoonRaker (2014) S. Korea: Moon Orbiter (2020) Moon Lander (2025) Germany: 預算被刪除，但仍在爭取中 Google Moon X-Prize: 純屬私人性質的月球探測計畫…. 2019/1/2

主要探測目標 月表地形 月球組成成分 月壤與地質礦產分佈 水 磁場 大氣（表面溫度與氣壓） 地質活動與重力（內部結構與分佈） 其他： 月球起源與演化 太陽系環境 未來建置殖民地點 月表地形 月球組成成分 月壤與地質礦產分佈 水 磁場 大氣（表面溫度與氣壓） 地質活動與重力（內部結構與分佈） 其他： 測試各類新技術與新系統 外星人？ 有興趣者建議可看2001,2010,2100太空漫遊 2019/1/2

重點任務-1 第一個月球任務：美國空軍Pioneer 0 （1958.08.17, 發射後77秒爆炸導致任務失敗） 第一個開始「競爭」的任務：前蘇聯Unnamed Luna Ye-1/1 （1958.09.23，發射93秒後爆炸收場） 第一個進入地球低軌道的月球任務：美國空軍Pioneer 1（1958.10.11，最高高度達115,400公里，發射23小時後，落回地球，但首度證實范艾倫輻射帶的存在） 1958年共7項月球任務，全部失敗！ 2019/1/2

重點任務-2 第一個「部分成功」的月球任務：前蘇聯Luna 1（1959.01.02發射，1959.01.03飛掠月球，但它其實原本是預定要撞擊月表….，因導航系統出錯，而以6400公里進距掠過月球，已失聯） 美國第一個部分成功的月球任務：Pioneer 4（1959.03.03發射，以原設計2倍距離飛掠月球，為美國第一個脫離地球重力進入繞日軌道的人造天體） 第一個成功的月球任務：前蘇聯Luna 2（原名Second Cosmic Rocket，前蘇聯第6個月球任務，1959.09.12發射，1959.09.14成功撞擊月表） 第一個成功拍攝月球背面照片的任務： Luna 3（1959.10.04發射） 2019/1/2

重點任務-3 第一個意外墜毀在月表的任務：美國Ranger 4（1962.04.23發射，1962.04.26因動力系統突然失效而墜毀在月球背面） 第一個可能還在環繞太陽的月球任務：美國Ranger 5（1962.10.18，因電池失效導致僅飛掠月球，但可能因此進入環繞太陽的軌道，而且很可能現在仍在環繞中） 第一個拍攝高解析月表照片的任務：美國Ranger 7（1964.07.28發射，1964.07.31撞擊月表） 所得照片比在地表拍攝的好1000倍以上 在此之後，美國月球任務的成功率驟然提升 2019/1/2

重點任務-4 第一個成功登陸月表的任務： 前蘇聯Luna 9（1966.01.31） 並證實太空船不會沈入月壤裡 第一個環繞地球以外天體的人造衛星： 前蘇聯Kuna 10（1966.03.31） 並首度提供月球質量瘤的資料 第一個成功軟著陸的任務： 美國Surveyor 1（1966.06.02） 2019/1/2

重點任務-5 第一個從月表起飛的任務： Surveyor 6（1967.11.10）， 但只離開月表3米高、2.5米遠 第一個成功的載人登月任務： 美國Apollo 11（1969.07.20），比前蘇聯Luna 15晚3天發射，但Luna 15任務失敗，是這場太空競賽成王敗寇的分水點… 2019/1/2

重點任務-6 第一個成功的無人太空船樣本返回任務： 前蘇聯Luna 16（1970.09.12發射，1970.09.24樣本返回地球） 第一個月面巡迴車任務： 前蘇聯Luna 17（1970.11.10） 月面車叫做Lunokhod 1 ，為現代各自動巡迴車的始祖 在月表行走11個月球日（相當於322地球日），共行走了10公里 第一個意外成功的月球任務： 香港Asiasat 3（1997），本為一般地球同步軌道通訊衛星（商用衛星），但因軌道不穩定，逐漸偏移，直至繞月 2019/1/2

為什麼要探測月球？ 2006年，NASA、ESA、JAXA等全球共14個太空探索相關機構發起問卷，訪問超過1000位科學家、工程師、企業家、及一般大眾等，結果得到6大項「理由」： 2019/1/2

人類文明的發展（Human Civilization ） 滿足人類的好奇心，且擴展生存領土。 2019/1/2

科學知識的發展（Scientific Knowledge） 可藉由研究月表的隕坑與岩屑等，可瞭解地球或太陽系的過往歷史，進而瞭解日月行星的起源。 從探索地球、太陽系、甚至宇宙的起源，瞭解人類在宇宙中的地位，甚至可探知生命起源的線索。 2019/1/2

準備未來的太空探索（Exploration Preparation ） 測試新的系統與飛行操控等技術與設備的狀況，累積人類在地球以外地區的生存經驗，學習如何利用在太空中發現的其他資源，以便未來進行月球以外的火星、甚至更遠的太空世界的探索活動。 2019/1/2

促進全球合作（Global Partnerships） 提供具挑戰性的活動與目標，以讓全球合作並能和平地分享共同的成果，共同為人類爭取最大利益。 2019/1/2

拓展經濟範圍（Economic Expansion） 為發展太空探索的許多科技已為人類改善不少日常生活所需，並促進各項工商經濟發展。 擴展地球的經濟圈至月球，再將發展月球的效益回饋至地球母星。 2019/1/2

激勵未來世代的生活與學習的目標和動力（Public Engagement ） 月球探測會激勵下一代探索者積極學習或發展新科技，以及發展這些新科技所需的工程或數學知識，這些發展可能可以引導出更多對宇宙太空和地球本身的新概念與新發現。 2019/1/2

從地球南極探測概況看探月任務 2019/1/2

2019/1/2

2019/1/2

再來看看地球北極海的狀況 http://mag.udn.com/.../storypage.jsp?f_ART_ID=127854 2019/1/2 http://mag.udn.com/.../storypage.jsp?f_ART_ID=127854

被遺漏的探測月球理由 或者說，不夠冠冕堂皇的理由… 軍事競賽（取得制高點） 殖民地競爭（佔地為王） 商業利益（礦藏、醫藥、觀光、探測月球以外的跳板…） 宣揚國威（輸人不輸陣） ….. 2019/1/2

所以，誰會是最後的大贏家？ 2019/1/2

相對思考 臺灣的進展： 停留在僅發展科學衛星酬載階段： -----到目前為止，大都未超過300公里的高度….而且必須仰賴他國發射至地球軌道！ 福衛1號：海洋、電離層、通訊（低軌衛星） 福衛2號：遙測、國土規劃、資源勘測、環境保護、防災救災（太陽同步軌道，891公里） 福衛3號：氣象、電離層、氣候（低軌衛星*6） 自主微衛星：衛星本體及光學遙測與科學酬載自主能力的建立 探空火箭計畫：還是低軌… 蕃薯號微微衛星—微光譜儀 Yamsat-spectrometer：臺灣第一顆「皮級」衛星，大氣光譜分析 康卜吞成像光譜儀（for Gamma-ray） -----到目前為止，大都未超過300公里的高度….而且必須仰賴他國發射至地球軌道！ 2019/1/2

∴如果臺灣要能擠進太空大國的行列，要做什麼樣的努力： 數理 機械 航太 天文與天文物理 能源 電腦資訊 … 這不是培養一群資優生就可以解決的，而是要培養「全民共識」！由政府在經費、場地及人員等方面盡力配合！ 2019/1/2