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嫦娥圆满落月 载人登月指日可待

作者:张承民 发表时间:2013年12月18日  

  12月15日晚,正在月球上开展科学探测工作的嫦娥三号着陆器和巡视器进行互成像实验,“两器”顺利互拍,嫦娥三号任务取得圆满成功。

  腾讯科学讯(张承民)12月14日21时11分,嫦娥三号圆满落月, 其后,玉兔号月球车顺利踏上月球表面, 悬挂五星红旗的航天器首次在月球亮相,标志中国航天事业迈出一大步, 这使得中国成为继美国和苏联之后第三个成功实施月球软着落国家, 这也是继美国完成阿波罗探月以来,告别月球40年后,首次迎来了“中国制造”的月球车客人。 千百年来,关于嫦娥的传说终于有了中国真正玉兔的陪伴。嫦娥三号成功着陆在月球西经19.5度、北纬44.1度的虹湾区域,这里地势比较平坦,降落比较容易,而且美国和俄国探测器不曾去过。 在这里获得月球的样本分析数据将是新的,可能得到意想不到的科学发现。

  落月意义重大, 为载人登月打下基础

  玉兔月球车堪称“中国制造”的高科技探测器的骄傲,这标志中国尖端科技取得惊人的进步,这包括机器人技术,光机电自动化技术,热控制/系统联调、软件、信号处理/导航,系统控制和火箭推进技术。 这说明在航天领域,中国缩小了与美俄欧等航天强国的差距。

  我国探月工程分为 “绕、落、回” 三步, 今天的落月任务圆满实施,将在2018年进入第三期“回”, 那时探月器得月球标本将被带回地球,这样我们有机会目睹月球岩石和土壤样本,在实验室化验分析,进行第一手科研。 2020年,我国月球返回技术成熟后,载人登月的梦想即将实施。可以说,嫦娥三号是微缩版的飞船登月舱, 在此基础上加装宇航员座舱,其升级版就是载人登月飞船。届时,嫦娥6号以后的探月器将承载中国首位航天员飞向月球, 实现中国载人登月梦想。 未来的火箭发射场也由现在的西昌改为海南,因为那里地理位置靠近赤道,利用地球自转的离心力, 可以节省能量,让高轨道卫星直接进入转移轨道,即发射点离赤道越近,探测器行走的路径就越短。

  我国载人登月指日可待

  中国载人登月可以借鉴美国登月计划, 1960年代美国宇航局首先进行登月前精心准备,直到阿波罗11号才获得成功。 所以,我国的嫦娥系列也需要对月球轨道和环境反复测试, 收集数据,积累经验,发展新技术,突破障碍。 在登月计划实施前,首先发展大型火箭运载登月飞船, 训练宇航员操作登月舱;研制适应月球的宇航服, 那里白天黑夜温度差别达到330度; 进行航天员绕月飞行试飞, 即将航天员送到月球轨道飞行,载人绕月,适应那里环境, 然后返回成功后,才可以考虑下一步登月操作。 国际探月的经验告诉我们, 以往的探月成功率大约只有50%, 然而现在的科技发展水平较40年前大幅提高, 所以登月风险应该大幅度减低。 此外,登月计划一旦实施,为了避免风险,我国需要约十年时间,花费上百亿元费用, 进行反复模拟和试验研究。 我国还有空间站急需经费,是否有效权衡登月和发展空间站的冲突, 需要慎重地论证后在行决定。

  据知, 美国宇航局将在2018年将考虑重新返回月球计划。 如果可能, 我国可以等待美国实施重新登月计划后,再决定进一步策划登月计划,可以借鉴的相关经验, 达到事半功倍效果。

  嫦娥三号科学任务亮点

  落月成功后,嫦娥进入遥感采集月球数据新阶段,陆续的新发现值得期待。 月球车将在月球表面巡游90天,搜索范围达到5平方公里,并抓取月壤在车内进行分析,得到的数据将直接传回地球。此次科学目标包括:月表形貌与地质构造、月表物质成分和资源调查、月球内部结构, 携带光学望远镜、测月雷达、紫外相机等设备在月球开展科学实验,观测宇宙和回望地球,考察日地月空间环境。

  1)探索月面形貌观测。 月球车下装有雷达,可通过雷达波勘测30米厚的土壤、结构变化;还可以探测月表下达100米深次表层结构。

  2)分析月球土壤成分与地质构造勘测, 月球车装有分析土壤成分的粒子激发X射线谱仪和分析矿物组成的红外光谱议,探测到的数据将由月球车直接发回地球。

  3) 进行月基天文观测,嫦娥携带近紫外天文望远镜,将在月球上观测恒星、星系和宇宙。 在地球上,由于大气层吸收, 紫外线大部分被吸收,但是在月球,那里是真空,所以不必担心大气干扰,其宇宙图像值得期待。 它还用于观测地球等离子体层的密度、结构变化等,研究地球空间的环境变化,此为世界首试。

  玉兔月球车一小步,中国一大步。

  嫦娥落月圆满是中国航天科技事业的里程碑, 下一步的载人登月只是一个时间问题, 大约十年后,我们期待中国人首次踏上月球向世界招手。

  (张承民:中国科学院国家天文台研究员)

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