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转过年来到1967年，美国人发射月球轨道器3号。紧接着发射了勘测者3号着陆在月球上的风暴洋，这个探测器跟前几个稍微有点区别，那就是这东西带了一个挖土的铲子。铲子头有点像挖掘机，但是后边驱动的是一个平行四边形结构。大家见没见过那种孩子的玩具，一扣扳机，就伸出一个拳头往前打。伸缩是由一大堆平行四边形结构驱动的。

勘测者3号上带的那个铲子就靠这个东西伸出去。在摄像头的监视之下，用这个铲子在地上挖了4道槽，每一道槽的深度都有180mm，月壤很输松，挖开并不费费劲。电视摄像头时时刻刻盯着呢，看看月球表层土壤下边是什么样子。这些影像最终传回了地球。当然啦，仅仅挖沟是不够的。美国人从地面遥控这个月球表面取样器共执行了7次载重测试、啥叫载重测试、就是挖两勺土掂量掂量。还有4次挖沟测试和13次的撞击测试。挖沟大家好理解，撞击测试怎么搞呢？那还不好办啊，抡起铲子拍一拍不就是撞击测试嘛。

前后一共10次操作，花了18小时22分钟。在38万公里之外进行遥控操作。那是比在蓝翔开挖掘机麻烦多了，信号延迟你就受不了。

由此看来，美苏两家风格的的确确是不一样。一个玩儿子弹，一个玩儿挖掘机。

按照美国人的想法，他们希望勘测者3号能挺过寒冷的月球之夜，结果他们傻等了14天，勘测者3号再也没醒过来。这个任务也就结束了。后来，阿波罗12号的降落地点就在风暴洋里的知海，走两步就能来到勘测者3号的跟前。宇航员还特地从勘测者3号上边取走了几个机械零件，就是为了研究一下金属长期暴露在月球环境之下引起的变化……

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月球轨道器是个很短的椎体，高度只有1.65米，底座宽度1.5米，底座上可以展开4片太阳能电池板。斜侧面深出两根长杆子，一头是通信用的大锅，另一端是全向天线。发动机就在锥体的顶端，这种探测器用得上马夸特公司的440牛顿发动机。这个发动机和后来阿波罗飞船上用的姿态调整发动机是一样的。周围有4个小喷嘴，用来精确调整姿态。

月球轨道器1号是1966年8月10号发射的。发射很顺利，进入到地月转移轨道的时候出了点小问题，天文导航仪器找不到老人星，无法定位。老人星是全天第二亮的恒星，仅次于天狼星，是非常好的定位目标。北半球高纬度地区是看不见老人星的，我国也只有在低纬度地区再能看见，这个老人星就是传说中的南极仙翁。

月球轨道器1号上的可能是因为过热导致寻星器失灵。地面发出指令，让探测器稍微转了一下身，避开阳光直射，这个问题就解决了。探测器飞行了92个小时之后，开始开发动机减速，这样一来探测器就被月球的引力捕获，顺利进入到了环月轨道。近月点186公里，远月点1867公里。这个轨道是个长椭圆轨道，偏心率很大。

我们大致要知道一个规律，一颗天体如果是高速路过，然后被一颗大天体捕获，成为一颗卫星，轨道一般来讲，都会是这种偏心很严重的长椭圆。从这一点，我们就很容易判断哪一颗卫星上被捕获的。长椭圆轨道要想变成圆轨道，必定是需要外部帮助的，要么是大气阻力，要么就是潮汐引力。要么就是其他天体的干扰。对于月球轨道器1号来讲，可以开发动机来调整轨道。经过几次调整，到了8月21号，探测器的近地点高度就降到了40公里，几乎就是贴着月球表面飞过去。只有这样才能拍摄到清晰度最高的月面图……

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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……

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就在水手4号飞掠火星而过，传回照片的4天之后，也就是1965年的7月18号。苏联也发射了一颗火星探测器，这个探测器后来被命名为“探测器3号”。这颗探测器在发射33个小时以后就飞掠了月球。这颗探测器对着月球的背面拍摄了25张可见光照片和3张紫外线照片，每张照片1100线，分辨率还算是不错啦。而且覆盖范围也很大，除了月球的南北极不太好拍，其他90%以上的月球背面都被拍下来了。

从探测器3号获得的照片判断，月球的正反两面很不一致。正面的月海很多，比较平坦，背后却坑坑洼洼的，难得有一小片平地。而且即便是大型陨石坑底部，也看不到多少岩浆平原。

探测器3号是第一颗采用天文定位的航天器。它采用了恒星定位，通过观察特定的几颗恒星来确定自己的位置。你可能奇怪，飞到月亮还需要使用恒星定位吗？你别说，这还真的需要。因为这颗探测器在飞越了月亮之后，继续往深空飞行，最后一直穿越了火星轨道，但是并没有遇上火星。在这一路之上，探测器在不断的传输拍摄的月球照片，就是为了验证超远距离的数据传输。这颗探测器前后工作了228天后彻底没了信号，算是完成了既定任务。

后来美国人分析，这颗探测器原本是个深空探测器，是专门探测火星的，但是不知道什么原因，改成探测月球了，是为苏联在月球软着陆做准备，还是因为错过了窗口期而不得不切换了探测目标，这就不得而知了……

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既然计划定下来了，那么就要马上开始动手了。争取在1964年的11月初发射水手3号探测器。水手3号和4号几乎一模一样。水手2号用了徘徊者的平台。但是水手3号和4号就属于另起炉灶了，太阳能电池板增加到了4块，而且还明显大了不少。主体是个8边型的盒子。顶上立着一根桅杆，桅杆上又低频通信天线和磁强计。探测器本身是存在磁场的，为了避免本身磁场的干扰，磁强计装在桅杆中段。桅杆前面是一个抛物面天线，盒子屁股底下是摄像机，盒子侧面是太阳能电池板。

这一次发射用的火箭是宇宙神-阿金纳D，不是以前用的阿金纳B，性能比过去强。但是水手3号探测器的燃料依然不够，无法完成进入环绕火星的轨道，只能飞掠而过。既然是飞掠而过，最重要的是抓紧拍照，能拍几张是几张。

拍摄的照片还要传回来，火星的距离比金星还要远，所以这一次对超长星际通信也是一次考验。水手3号上还搭载了探测太阳风和粒子的探测器，就是为了探测一下火星周围有没有范艾伦辐射带。盖革计数器也必备的仪器，同时探测器上还带着宇宙射线的探测器。

宇宙射线在星际之间到处溜达，你也不知道这些带电粒子游荡了多长时间了，总之是很长啦，因此宇宙射线里面的带电粒子都是非常稳定的粒子，要么就是质子，要么就是某种原子核，或者是高能电子。这个仪器主要就是探测质子和原子核。

探测器的内部还带了一个磁带机，用来记录数据。因为距离太远，数据传输太慢了，所以，路过火星拍摄的那些照片，只能先存下来，然后慢慢的的传回来。因为这个探测器是飞掠而过，最后还是会变成绕着太阳公转的人造行星。这家伙还要在轨道上继续工作好长时间呢……

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1964年7月份的这次发射，工程师们还是提心吊胆的。尽管宇宙神火箭的助推器依然还是排放了一部分燃料，形成了一小片云雾。但是这一次摄像头系统没有提前开机。算是经受住了考验。

发射过程非常的顺利，7月29号，在地面的引导之下，探测器实现了轨道微调，这一次撞击的目标是风暴洋。这一次，摄像头设定的开机时间相对比较早。太平洋夏令时上午6点09分，第一张图像到达地球，马上就被传回了位于加州帕萨迪诺的喷气推进实验室。此后，一张张图片陆续传回来，摄像头忠实的记录下了探测器撞击前的画面。6:25，探测器装上了月球，一切信号都停止了。JPL的工程师们高兴坏了，整个实验室里几乎都开始了狂欢。真的太不容易了，喷气推进实验室终于打了一个翻身仗。你就听吧，当时JPL实验室里到处都传出开香槟的声音，这帮人实在是憋屈太久了，今天终于可以释放一下。

因为航天活动不可控的因素太多了，因此也形成了不少禁忌和习惯。这次徘徊者7号任务，恰好有人在控制室吃花生，前几次没人吃花生就失败了，这次有人吃花生，就成功了，看来花生能带来好运啊，从此以后NASA的控制室里总会搞一个盛大的开大桶花生的仪式，这个传统就是从徘徊者7号开始的。

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NASA的徘徊者计划在探月旅程中屡遭挫折，从徘徊者3号的轨道偏差到4号的主机板死机，再到水手1号的发射失利，每一次挫折都凸显了太空探索的复杂性。然而，每一次失败都为人类对月球的认知积累了宝贵经验。一起来回顾徘徊者计划的艰难起步，以及它在太空竞赛中的重要地位吧

美国人算计的是挺好的呀，但是真的发射以后，完全不是按照事先的剧本来的。首先是发射被推迟了4天，宇宙神火箭助推器出故障了，需要修理。发射以后也不顺利，阿金纳B上面级进入围绕地球运转的临时泊车轨道，因为控制系统错误，这个泊车轨道比预计的要高。

阿金纳B第二次启动，这次倒是成功了，但是火箭太着急了，速度快了点，按照这个速度，探测器会提前14小时到达月球的轨道线。是啊，探测器到了，月球还没来，你着啥急呢？按照这个状态，探测器会从32000公里之外掠过月球。

徘徊者3号的轨道修正引擎太小，这么大的误差根本无法修正。看来着陆月球的任务已经无法完成了。那么，退而求其次，能不能尽量近距离掠过，多拍几张照片呢？事不宜迟，NASA的控制人员开始输入修正轨道的指令。结果呢，指令错误，越修越远了，飞掠的点距离月球会达到36785公里。还不如不修正呢。

远点就远点吧，在距离月球5万公里，地面控制人员调整探测器姿态，对准月球，开始准备拍照。这一转身不要紧啊，天线歪了，没对准地球，徘徊者3号倒是开始拍照了，但是电波对歪了，地面除了一堆噪音，啥也没收到，你瞧这事儿闹的。

天线歪了，这也就意味着地面的指令，探测器也收不到了，只能听天由命。这个探测器进入了环绕太阳运行的轨道，周期406天。这个探测器传输回来的唯一有用的数据是30小时的伽马辐射仪的背景数据。

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8月17号星期六，我和汪老师在天荒坪带着一大群大朋友小朋友搞了一次线下的活动。没办法，暑期的活动太多，一个接着一个，我是连轴转，压根就停不下来。这一次我做了一个讲座，专门讲了一下现在世界上的巨型天文望远镜。我觉得这个内容可以作为探测器列传的一个番外篇吧。我很早就想讲一下这些大望远镜。但是内容并不多。干脆就附加在探测器系列里面讲掉算了。

晚上呢，我们还要观星。所以周末的固定节目也没时间做了。我现在就把讲座的音频整理出来，算作是一期内容，大家可以先听着。这些内容，我以后还是要再提的。讲太空望远镜的时候肯定还要再涉及。

好，那我们就开始吧。

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