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从“嫦娥一号”到“嫦娥五号”

2018-07-26 09:41:28|来源:经济日报|编辑:于苏燕 |责编:韩东林

“嫦娥五号”携带月球样品返回模拟图。

  11年前,“嫦娥一号”豪情远赴;如今,“嫦娥四号”和“嫦娥五号”整装待发,带着中国人的探月之梦,前赴后继。

  事实上,探月工程的正式建立和开展早已开始。2004年,中国正式开展月球探测计划,在国务院正式批准绕月探测工程立项后,工程领导小组便将其命名为“嫦娥工程”,并将第一颗绕月卫星命名为“嫦娥一号”。中国探月工程用“嫦娥奔月”神话传说中的人物来命名,弘扬了中国传统文化,表达了中国人“奔月”的决心。

  无人探测三步走

  “嫦娥工程”按计划分为“无人月球探测”“载人登月”以及“建立月球基地”3个阶段。目前已经发射的“嫦娥一号”到“嫦娥三号”探测器,还有即将发射的“嫦娥四号”和“嫦娥五号”探测器,都属于无人月球探测阶段,又分为“绕”“落”“回”三步走。

  其中,“绕”为第一期。首先实现卫星绕月飞行探测。这一阶段主要任务在于研制和发射能够探测月球的卫星,为后续工作铺路。绕月时可利用很多仪器对月球拍照、观测。11年前发射的“嫦娥一号”卫星便圆满完成了第一期“绕月”使命。

  “落”为第二期。我们的探测器要首先完好无损地降落在月球上,才能载人上去。而探月飞船一般是主飞船绕着月球飞,将探测器降落到月球表面。探测完成后,探测器要么留在月球,要么回到绕月的飞船上。在这个阶段,我们要开展“软着陆”和月球表面的勘察。“软”的意思是别一头撞上去,机器要完好;月球勘察则要能接收地球的遥控。因为月球距离地球很远,无线电指挥信号传达和反馈时间较长,这对超远距离通讯技术,以及月球车自动运行和应对突发情况的程序研发,也提出了很高要求。

  对此,“嫦娥二号”成为“嫦娥三号”先导星,先验证了一部分关键技术,又对预选降落区域进行了探测。随后于2013年发射的“嫦娥三号”实现了月球软着陆,这也是我国航天器首次降落在地球以外的天体。

  “回”为第三期。未来,我们的航天员不能当滞留的“嫦娥”,而要随探测器返回地球。同时,科学家也需要在地球对月球样本进行分析。因此,这个阶段需要可以把月球车采集到的样品带回来的技术。“回”不是指绕月球飞行的卫星回来,而是说登上月球的探测器能够回到地球。尚未发射的“嫦娥五号”任务就是无人自动采样返回。

  与我国探月计划“绕”“落”“回”三步对应设计的3颗卫星一、三、五号,分别具有备份卫星二、四、六号,用来预防因突发事件而可能导致的计划拖延。不过,“嫦娥三号”已经成功完成了“落”的任务,它的备份“嫦娥四号”便无需重复相同任务,而需要承担其他任务了。类似的例子就是“嫦娥二号”作为“嫦娥一号”的备用星,它最后改为给“嫦娥三号”的发射做探测准备,并探测了小行星“图塔蒂斯”。

  落得下,回得来

  “嫦娥四号”最近引来许多关注——它的通讯中继卫星“鹊桥”于2018年5月21日发射,而它预计于2018年下半年发射,计划登陆月球背对地球一面的艾特肯盆地。“鹊桥”升空后,由火箭送入了近地点约200公里、远地点约40万公里的地月转移轨道,经过数次修正,到达距离月面高度约100公里的轨道,再经多次制动后进入绕地月拉格朗日L2点的轨道。

  “嫦娥四号”将是世界首颗在月球背面软着陆和巡视探测的航天器。“嫦娥三号”发射成功后,曾计划不再发射“嫦娥四号”,仅作为三号的备份。2016年1月14日,经过一年半的论证,“嫦娥四号”通过审议,计划降落在月球背面,其基本架构继承了“嫦娥三号”的着陆器和月球车,外形与“嫦娥三号”相似,但科学载荷会有很大的变化。

  “嫦娥五号”探测器原本计划于2017年11月发射,但因故推迟。它全重8.2吨,由轨道器、返回器、着陆器、上升器4个部分组成。“嫦娥五号”发射的困难主要在于4个方面:月球轨道的交会对接、月面采样、月面起飞和高速返回。成功落月后,它将在月球表面采集约2公斤重的月面土壤等样本,然后封装放进着陆器的上升段——该段从月面点火升空进入月球轨道,并与轨道器和返回器的联合体交会对接,将样品转移至返回器内。随后,轨道器携带返回器点火飞向地球,在进入大气层前分离,轨道器脱离于太空中,返回器将降落在内蒙古境内的草原上。

  “嫦娥五号”目前已试验了T1试验器——即验证飞行器能否从月球轨道顺利返回并降落在预定位置。假如任务成功的话,“嫦娥五号”将突破“返回”方面的多项关键技术,携带月球岩石样本回到地球,预计任务飞行时间在13天左右。

  以“嫦娥工程”为代表的月球探测工作是我国迈出航天深空探测的第一步,实现了我国航天深空探测零的突破。祝随后的“嫦娥四号”和“嫦娥五号”任务圆满成功。(王 铮  中国科学院国家空间科学中心)

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