中国的“嫦娥奔月”工程
月球是太阳系中距离地球最近的天体。月球探测是深空探测的第一步,是对太阳系进行探测的首选目标。经过近40年的跟踪研究,近10年的酝酿和严格论证,我国的月球探测工程于2004年正式启动。经过近3年的攻关与研制,“嫦娥工程”五大系统(即卫星探测器系统、运载火箭系统、测控系统、发射场系统和地面应用系统)已通过各项考核验证,“嫦娥一号”卫星的发射与成功运行,标志着这一工程进入了实施阶段。
中国的月球探测发展战略分三大阶段:不载人探月阶段、载人登月阶段和建立月球基地、进驻月球基地进行研究开发阶段。不载人月球探测又分为“绕”、“落”、“回”三期。
从美国、俄罗斯、欧洲、日本、印度、德国、英国、巴西等航天国家已公布的探月计划看,在现阶段大家都选择绕月探测作为第一步。
中国探月工程一期的主要方式是“绕”。“嫦娥一号”卫星上装有我国自主研发的8台(套)科学仪器,如CCD立体相机、激光高度计、成像光谱仪、伽玛射线谱仪、X射线谱仪、微波辐射计、高能粒子谱仪和低能离子谱仪,对月球进行全球性与综合性探测。
探月工程二期的主要目标是“落”,着陆探测器将“登陆”月球,并释放出一辆小型的月球车。月球车携带多种科学仪器在月面漫步,开展巡视探测。
三期工程的核心内容是“回”。运载火箭将月球轨道器、携带月球车的着陆器送到近月空间,着陆器在月球表面着陆后释放出一辆小型月球车,使用机械臂自动采集月球表面的岩石和月壤样品,装入返回舱。然后,返回舱点火飞离月球,最终把样品带回地球。“回”的技术要求更高、更复杂。掌握了“回”的技术,就意味着我们向载人登月又迈进了一大步。
中国绕月探测工程月球应用科学首席科学家欧阳自远院士说,我国的绕月探测工程完全是自力更生、自主创新的结果。“嫦娥”工程的实施遇到过无数难题。
第一个难点是奔月轨道很难设计。因为一个月只有一次“零窗口”的发射机会即进入月球的某个最佳位置,而某一次“零窗口”中又只有35分钟的时间调整是可以接受的,若偏离零窗口的时间超过35分钟,调整到设计的标准轨道就要消耗更多的燃料。
第二个难点是三轴定向。卫星姿态调整要达到“三个对准”:太阳能帆板要对准太阳,通信天线要对准地球,探测仪器要对准月球。但是,太阳、地球和月球一直在运动,相对位置一直在变化,如果卫星姿态调整不到位就很难开展探测工作。
第三个难题是远距离测控。“嫦娥一号”从地球飞向38万公里以外的月球,距离实在是很远了。远距离测控精确,是需要攻克的难题。
第四个难题是远微弱信号的远距离接收。几十万公里的信号传输下来衰减得很厉害,一定要有大功率的大天线接收数据。
第五个是月食问题。月食指地球在运行过程中,影子挡住了月亮,月球是黑的,其过程约五六个小时,而“嫦娥”上的蓄电池需要不停地充电、放电。如出现“月食”,需要解决蓄电池较长时间的供电问题。类似问题,在工程实施过程中何止几百个!
