嫦娥四号升空探月 开启中国深空探测大门

2018-12-08 03:19:20 来源: 网易科技报道
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嫦娥四号升空探月 开启中国深空探测大门

崔玉贤/文

“地球是人类的摇篮,但人类不可能永远被束缚在摇篮里”。——俄罗斯火箭专家齐奥尔科夫斯基

2018年12月8日凌晨2时23分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器,开启了月球探测的新旅程。

自古至今,月亮是人类能够观察到的最清晰的天文现象。“咏月”也成为古代诗词中的一大主题,而关于月亮的神话传说也数不胜数,比如广为人知的嫦娥奔月,传说中的玉兔和广寒宫。

月亮的神秘感吸引着人类不断去探索,而随着科技的进步,人类更是有了近距离接触月亮的可能。国人探月的悠久情结更是寄托在了“探月工程”,大家都接地气地称之为“嫦娥工程”。

众所周知,中国的“探月工程”分为“绕”、“落”、“回”三部曲,陆续由由嫦娥一号、二号、三号、四号和五号完成。其中,尚未发射的嫦娥五号将实现“回”的目标。嫦娥四号则是正在开展的探月工程的重要的阶段,其承载了众多“首次”,而且任务艰巨。

但“探月工程”已经成为中国深空探测的第一站,是实现中国人千百年来从仰望星空、思索星空发展到走入星空、探测星空的基础。也是人类“再造一个地球”的必经之路。

神秘的月球背面

“我对嫦娥四号非常有信心!”中国空间技术研究院技术顾问、中科院院士叶培建在接受《中国科学报》近期的采访时表示。

嫦娥四号2018年12月如期在西昌卫星发射中心发射,这是在嫦娥三号完成落月任务之后,叶培建再次争取到的发射任务,这次嫦娥四号要落在月球背面。“这是个创举”。

因为,嫦娥四号首次尝试在月球背面软着陆,首次在拉格朗日L2点进行月球中继通信、首次在月球背面进行巡视勘测、首次在月球背面利用其特殊环境开展甚低频科学探测等。

月球背面地形复杂,而且月球挡住了电磁波,使得地球上难以遥控和指挥背面的探测器,相对于正面,在月球背面软着陆的难度要大得多。既然如此,为何非要在背面着陆?

中国月球探测工程首席科学家欧阳自远在公开演讲中表示,因为宇宙有很多的信息,特别长波辐射,到不了地球,这意味着很多宇宙的重要信息人类一点儿都不知道。“这是地球的电离层的干扰,不但干扰了我们整个的地球,把月球的正面也干扰了,所以科学家希望能够在背面接受这部分信号,这是唯一的一个地方,所以我们一定要到月球背面去。”欧阳自远表示。

第二,月球正面诉说着30亿年到40亿年这段历史,但是大于40亿年到45亿年,最古老的历史,正面得不到。

“月球背面砸了一个大坑,1000多公里,把里面老的东西都给扒拉出来了,就降落在那,这样可以做出月球最古老的5亿年的历史,球的历史才搞清楚,只有到那去才行。所以必须到月球背面,这是我们今年要完成的任务。”欧阳自远认为。

其实,早在今年5月,嫦娥四号的中继卫星——鹊桥已经成功实施轨道捕获控制,进入环绕距月球约6.5万公里的地月拉格朗日L2点的Halo使命轨道。

“鹊桥”的命名很形象,顾名思义就是要为嫦娥四号探测器提供地月中继通信支持,解决与月球背面通讯问题,提供地月中继通信支持。

探月史

嫦娥四号是我国“探月工程”的重要一步。

1957年苏联发射了第一颗人造卫星,宣布了人类空间时代的到来。1960年苏美开始了火星探测,1961年加加林上天,1969年阿姆斯特朗登上了月球。但是那个时候我国一穷二白。改革开放后,1994年,我国开始进行探月活动可行性和必要性的研究;2001年进入论证阶段;2004年,经过10年酝酿,探月工程正式立项。

同时,提出中国的“探月工程”将分为“绕”、“落”、“回”3个阶段完成:即第一阶段研制和发射我国首颗月球探测卫星,实施绕月探测;第二阶段实现首次月球软着陆和自动巡视勘测,实现“登月”后的科研勘察;第三阶段实现首次月球样品自动取样返回探测,带回真实的月球样本。

按照规划,2007年10月24日,嫦娥一号从西昌卫星发射中心升空,并顺利完成任务。这是我国首次月球探测工程的成功,是继人造地球卫星、载人航天飞行取得成功之后,我国航天事业发展的又一里程碑,标志着我国已经进入世界具有深空探测能力的国家行列。

2010年国庆节发射了嫦娥二号,卫星轨道合计、导航控制、热控、X波段测控、微小相机视频成像等各技术验证项目都按程序飞行兵取得了成功。

作为探月二期工程先导星,不仅在探月成果上更进一步,还为后续落月任务奠定了基础,并且成功开展了多项拓展试验。其完成了地日拉格朗日2点探测,以及对图塔蒂斯小行星的飞越探测,取得了珍贵的科学数据。

欧阳自远透露,那时候最操心的是太阳老爆发产生一些问题,对地球有很大的威胁,嫦娥二号打开仪器检测太阳,飞到L2点,监视体验,一直在那235天,得到很多数据。

2013年12月2日,嫦娥三号探测器完成落月任务,据了解,当时嫦娥三号降落到了制定地点——彩虹湾。

“要降落到指定地点,最大的问题是不能用降落伞,因为表面是真空,用降落伞也是白搭,一点用都没有。越掉越快,不控制要摔得粉碎,因此,在其底下安了发动机,一面往下掉,一面往上推,慢慢掉,最后调到距离地面100米左右。”欧阳自远讲述道。

这剩下的最后100米意味着着陆器要自行判断,因为传回拍照需要1.3s,再从地球传过指令又需要1.3s,对100米的距离这样的时长是不允许的。因此,嫦娥三号的着陆器高等智能,自己判断成功着落。

“后来,中国向国际申请,把这个彩虹湾命名为广寒宫,2015年得到了批准。所以月亮上有一个真正的广寒宫,以中国命名。”欧阳自远自豪的表示。

正在执行任务的嫦娥四号也创造了多个首次。尚未发射的嫦娥五号则肩负了“回”的任务目标。嫦娥五号之后,中国探月三期的目标将全部完成。

但中国进一步探月的脚步不会停止,紧接着迎来探月工程的第四期:开展以机器人为代表的月球南北极探测、建立无人的月球科考站,让着陆器、机器人和地面上的人更好地联合工作等。

打开深空探测大门

对于探月工程的意义,零壹空间CEO舒畅表示,探月工程是人类共同的任务与使命,代表了人类对未知的探索和向往,人类总有一天要离开这个孕育人类的星球,走向更加深远的宇宙空间。

“开发月球资源已经成为未来航天大国战略角逐的一片热土。”舒畅表示。

从目前已经取得的月球探测成果表明,月球上特有的能源和矿产是对地球资源的重要补充和储备,将对人类社会的可持续发展产生深远影响。

“中国虽然错过了第一轮探月,但在新一轮的探测热潮中,决不能落后。”舒畅认为。

北京大学地球与空间科学学院助理研究员郭弟均也表示:探月工程是中国深空探测的第一站,对未来月球基地建设、资源开发利用,以及其它地外天体的探测具有开创性和指引性的意义,是实现中国人千百年来从仰望星空、思索星空发展到走入星空、探测星空的基础。

未来宇航研究院创始人牛旼认为,我们国家探月工程虽然起步时间晚于前苏联和美国,但是起点很高,实现了跨越式的发展。

相比其他国家,我国探月工程成本低,比如2007年发射的嫦娥一号作为首个探测任务总经费仅有“北京市修两公里地铁的钱”。

虽然成本低,当任务成功率高,阿波罗时期美国和前苏联的月球探测任务中,约有三分之一的任务是失败或部分失败的,而中国前面的三次探月任务均获成功。这虽然与现代技术的发展密不可分,但作为中国探月从无到有的跨越依然是充满困难和挑战的,这些成绩也鼓舞中国人将这项事业继续成功地发展下去。

另外,现阶段中国探月工程以工程目标为主,科学目标其次。郭弟均也提醒道,中国探月工程的经费主要用于前期探测任务的顺利研发,对后期数据分析和科学研究方面的经费支持很少。

但探月工程系列的成功标志着中国打开了深空探测的大门,有能力有实力对地球之外的天体进行探测甚至着陆,是对中国科技水平的检验和展示,有助于提高中国在国际上的地位,提高中国人的自豪感。

再造一个地球

2020年将迎来第一个一百年。而在中国航空航天领域有着一个重要的计划:按照目前的计划,2020年左右,中国首次火星探测将一次实现绕飞、着落和巡航,这是国际上没有先例的;2025年-2030年,第二次探测将实现从火星取样返回。

而在“嫦娥之父”、中国月球探测工程首席科学家、中科院院士欧阳自远心中有着个“再造一个地球”的梦想。

欧阳自远公开场合演讲时讲述了火星探测的必要性:到火星上干什么?火星上有没有生命?第二,火星本体有很多科学问题。第三要了解火星的环境,科学家有一个最大的梦想,地球承载着很多人,全部的人类,但是这个地球不安全,有很多潜在的危险,再加上人类自己犯的错误,把地球搞得都不能居住了,这些问题我们一定要给人类准备第二个栖息地。没有选择,最好的就是改造火星。

目前,人类已经对火星探测了40多次,美国曾于2011年发射了“好奇号”火星探测器。2012年8月,好奇号成功登陆火星表面,是世界上第一辆采用核动力驱动的火星车。

欧阳自远表示,将火星改造成一个适宜人类生存与发展的绿色星球,至少有7个主要科学技术问题:提高火星表面温度,增加打气浓度,改变打气组分;建立火星表面生态环境;建立火星农牧业;解决粮副食品自给;建设能源和原材料工业设施;建设人类生活基础设施;实施火星旅行或火星移动。

不过,对于改造火星的愿望,众多科学家认为这不是一朝一夕可完成的,需要漫长的阶段,可能需要200-300年的时间。

无论是探月工程还是火星的探测,都代表着人类对未知的探索和向往。人类终究不会永远束缚在地球这个摇篮里。

蒋培融 本文来源:网易科技报道 责任编辑:宁琦_NT3865
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