中國探月工程
發射人造地球衛星、載人航天和深空探測是人類航天活動的三大領域。開展月球探測工作是我國邁出航天深空探測第一步的重大舉措。月球具有可供人類開發和利用的各種獨特資源,月球上特有的礦產和能源,是對地球資源的重要補充和儲備,將對人類社會的可持續發展產生深遠影響。國務院正式批准繞月探測工程立項後,繞月探測工程領導小組將工程命名為「嫦娥工程」、將第一顆繞月衛星命名為「嫦娥一號」。探月對國家經濟的發展有著非常重要的意義。上世紀60年代的探月工程證實,空間探測是一個具有高科技和高經濟產出率的項目,它能實現的真正價值遠遠高於工程本身。以美國阿波羅號為例,當時美國登月雖然投資高達260億美元,但其產生了3000多項新技術和2000億美元的效益,並帶動整個國家高新技術發展。很多新技術推廣使用的間接效益是難以計算的,日常生活中隨處都有航天技術的影子,例如,現在嬰兒用的尿不濕最初就是為航天員設計的。像這樣的例子不計其數,據計算,美國在航天上投資1美元平均能得到4~5美元的回報。中國目前雖然已經實現了載人航天計劃,但在深空探測領域仍然是一個空白。在國力能夠承擔的情況下,啟動探月工程將極大推動科技發展,對於中國經濟發展也有著深遠意義。
中國探月計劃早在1962年起,我國學者特別是中國科學院相關單位的研究人員就開始了對『月球號』、『徘徊者』、『勘測者』、『月球軌道』和『阿波羅』等月球系列探測器進行跟蹤性與綜合性研究。1986年3月,四位著名的老科學家———王大珩、王淦昌、楊嘉墀、陳芳允聯名呼籲「中國要跟蹤研究國外戰略性高技術的發展」,鄧小平同志在這份建議書上作了「此事宜速作決斷,不可拖延」的批示。中央很快便組織了數百位專家就此事進行論證。之後,選取了生物技術、航天技術、信息技術、先進防禦計劃、自動化技術、能源技術和新材料等七個領域的15個主題項目,作為我國今後發展高技術的重點。這就是「863計劃」。由於航天技術是863計劃選定的第二個高技術領域,因此「863-2」至今被冠在其研究子課題編號之前。航天專家在論證該領域的研究目標時,認為我國已經具備了返回式衛星、氣象衛星、資源衛星、通信衛星等各種應用衛星的研製和發射能力,但在載人航天方面仍是空白。當時的航天部組織了載人航天可靠性論證。但由於載人航天投入大,風險高,直接經濟效益不明顯,對於中國究竟要不要搞載人航天,專家們存在較大的分歧。這場爭論一下子又進行了5年。我國真正意義上的探月構想是在1994年提出的,此後的10年間主要是在進行論證過程,而且是「那種反反覆復的論證」。「首先一步,我們要論證開展探月有沒有必要?是否可行?第二步,上月球幹什麼?做哪幾件事情?於是我們制定了探月20年大規劃,也就是現在國家航天局局長欒恩傑總結的『繞、落、回』三個階段。而科學目標是否符合國際發展潮流,是否緊密結合我國的實際?這都需要進行科學且複雜的論證過程。」中國探月工程經過10年的醞釀,最終確定中國的探月工程分為「繞」、「落」、「回」3個階段。第一期繞月工程將在2007年發射探月衛星「嫦娥一號」,對月球表面環境、地貌、地形、地質構造與物理場進行探測。第二期工程時間定為2007年至2010年,目標是研製和發射航天器,以軟著陸的方式降落在月球上進行探測。具體方案是用安全降落在月面上的巡視車、自動機器人探測著陸區岩石與礦物成分,測定著陸點的熱流和周圍環境,進行高解析度攝影和月岩的現場探測或採樣分析,為以後建立月球基地的選址提供月面的化學與物理參數。第三期工程時間定在2011至2020年,目標是月面巡視勘察與採樣返回。其中前期主要是研製和發射新型軟著陸月球巡視車,對著陸區進行巡視勘察。後期即2015年以後,研製和發射小型採樣返回艙、月表鑽岩機、月表採樣器、機器人操作臂等,採集關鍵性樣品返回地球,對著陸區進行考察,為下一步載人登月探測、建立月球前哨站的選址提供數據資料。此段工程的結束將使我國航天技術邁上一個新的台階。2000年11月22日,我國政府首次公布航天白皮書———《中國的航天》,明確了近期發展目標中包括「開展以月球探測為主的深空探測的預先研究」。2001年,由歐陽自遠院士牽頭制定的『發射繞月衛星』第一期科學目標和有效載荷配置終於通過了國家評審。2001-2002年間,孫家棟院士組織全國各方面力量,對首期目標又進行了為期一年的綜合論證,最後得出結論:科學目標明確、先進,技術能夠實現,沒有顛覆性的技術問題。2003年9月,中央最終同意並批准了這個計劃。經過數年的研製工作,2007年10月24日18時05分,中國第一顆探月衛星嫦娥一號在西昌衛星發射中心,由「長征三號甲」運載火箭成功發射升空並進入預定軌道。
中國探月工程目標一是獲取月球表面三維立體影像,從而劃分月球表面的基本地貌和構造單元,初步編製月球地質與構造綱要圖,為後續優選軟著陸區提供參考依據。目前世界上還沒有覆蓋整個月面的影像;中國如能獲取全月面三維影像,對於更好地了解月球的地質構造和演化歷史有著重要的意義。中國將爭取比國外已有的此類圖像做得更完整、更精細。二是分析月面有用元素含量和物質類型的分布特點,即對月面有用元素進行探測,初步編製各元素的月面分布圖。美國已做了5種有用元素的全球性分布與含量,嫦娥1號將探測月面鈦和鐵等14種可能有開發利用前景的重要元素的分布特點和規律。三是探測月壤特性。中國將首次開展月面的微波輻射探測,獲取月壤厚度的全月分布特徵,研究月表年齡及演化,估算月壤中氦3的分布和資源量。目前月球上已知礦物有100多種,其中有5種連地球上都沒有。尤其是氦3。它是一種安全、高效、清潔的新型核聚變燃料,可改變人類社會的能源結構,但在地球上十分罕見。每100噸氦3原料足可以解決全球一年的電力供應,而月球上的氦3儲量據估算有500萬噸,可滿足人類1萬年以上的供電需求。每克黃金價值11美元,而每克氦3是400美元。月球潛在礦產資源和能源的開發利用前景,已成為各主要航天國家組織重返月球和開展月球探測的最主要動力。四是探測地月空間環境,將記錄原始太陽風數據,研究太陽活動對地月空間環境的影響。上述前三項工作國外還未曾進行過,第四項為中國首次在地球靜止軌道以外獲取空間環境數據。中國探月衛星工程還有五大工程目標:一是研製和發射中國第一顆探月衛星;二是初步掌握繞月探測基本技術;三是首次開展月球科學探測;四是初步構建月球探測航天工程系統;五是為月球探測後續工程積累經驗。為此要突破月球探測衛星的關鍵技術;初步建立中國的深空探測工程大系統;驗證有效載荷和數據解譯等各項關鍵技術;初步建立中國深空探測技術研製體系;培養相應的人才隊伍。
「嫦娥一號」探月衛星「嫦娥一號」(Chang"E1)是中國自主研製、發射的第一個月球探測器,由中國空間技術研究院承擔研製,以中國古代神話人物嫦娥命名。嫦娥一號主要用於獲取月球表面三維影像、分析月球表面有關物質元素的分布特點、探測月壤厚度、探測地月空間環境等。嫦娥一號工作壽命1年,計劃繞月飛行一年。整個「奔月」過程大概需要8-9天。嫦娥一號將運行在距月球表面200千米的圓形極軌道上。執行任務後將不再返回地球。嫦娥一號發射成功,中國成為世界第五個發射月球探測器國家、地區。嫦娥一號平台以中國已成熟的東方紅三號衛星平台為基礎進行研製,並充分繼承「中國資源二號衛星」、「中巴地球資源衛星」等衛星的現有成熟技術和產品,進行適應性改造。衛星平台利用東方紅三號衛星平台技術研製,對結構、推進、電源、測控和數傳等8個分系統進行了適應性修改。嫦娥一號星體為一個2米×1.72米×2.2米的長方體,兩側各有一個太陽能電池帆板,完全展開後最大跨度達18.1米,重2350千克。有效載荷包括CCD立體相機、成像光譜儀、太陽宇宙射線監測器和低能粒子探測器等科學探測儀器。
嫦娥一號衛星有效載荷根據中國月球探測工程的四項科學任務,在嫦娥一號上搭載了8種24台件科學探測儀器,重130千克,即微波探測儀系統、γ射線譜儀、X射線譜儀、激光高度計、太陽高能粒子探測器、太陽風離子探測器、CCD立體相機、干涉成像光譜儀。為了採集、存儲、處理、和傳輸有效載荷的科學數據,還專門設計了一套有效載荷數據管理系統。CCD立體相機和激光高度計共同完成第一個科學目標,即獲取月球表面三維立體影像;干涉成像光譜儀和γ/X射線譜儀完成第二個科學目標,即分析月球表面有用元素及物質類型的含量和分布;微波探測儀完成第三個科學目標,即測量月壤厚度和評估氦-3資源量;空間環境探測完成第四個科學目標,即地-月空間環境探測。美國曾對月球上的5種資源進行探測,嫦娥一號將探測14種,其中重要的目標是月球上的氦-3資源。氦-3是一種安全高效而又清潔無污染的重要燃料,據統計,月球上的氦-3可以滿足人類1萬年以上的供電需求。月球土壤中的氦-3含量可達500萬噸。立體相機和干涉成像光譜儀立體相機由光學系統、支撐光學系統的結構件、CCD平面陣列以及相應的信號處理子系統組成。衛星飛行時,三個平行的CCD線陣可以獲取月球表面同一目標星下點、前視、後視三幅二維原始數據圖像,經三維重構後,再現月表三維立體影像。干涉成像光譜儀用以獲取月球表面多光譜圖像。它包括三個主要的光學子系統:Sagnac干涉計、傅立葉變換透鏡和柱形透鏡。激光高度計系統激光高度計系統用於測量衛星到月表星下點間的距離,激光高度計系統由激光發射器及接收器兩大部份組成,其中的激光發射器用於發射激光脈衝到月球表面,接收器用於接收被後向散射的激光脈衝,激光脈衝的往返時間給出了衛星到月表的距離信息。γ/X射線譜儀γ/X射線譜儀用以測量月球表面元素的種類和丰度。月球表面物質的原子或原子核受到宇宙線粒子的轟擊而激發,會產生特徵的X射線和γ射線;一些天然放射性元素可以自己發射核γ射線,不同的元素可釋放不同能量的特徵γ譜線。通過γ射線譜儀測量這些特徵γ譜線的能量和通量,科學家可以推導出月表元素的種類和豐富程度。作為月面成份研究,γ射線譜儀和X射線譜儀的測量結果可以很好地互相補充。微波探測儀微波探測儀是嫦娥一號衛星有效載荷之一,設計成多頻段微波輻射計。微波探測儀的科學目標是利用微波信號對月球表面物質的穿透傳播特性,從表徵月球物質微波輻射的亮溫數據中,獲取月球月壤的厚度信息;獲得月球黑夜的微波遙感信息和獲得月球兩極的微波遙感信息。利用微波輻射計對月球探測在國際上尚屬首次。月球微波遙感信息的獲取和月壤信息的反演將大大豐富人類對月球的認識。空間環境探測系統空間環境探測系統包括太陽高能粒子探測器和兩台太陽風離子探測器。太陽高能粒子探測器用以分析地月空間和繞月空間環境的質子、電子和重離子。高能離子探測器包括感測器和信號處理子系統。兩台太陽風離子探測器用以分析地--月和月球空間環境的太陽風中的低能離子。太陽風離子探測器的感測器由準直器、靜電分析器和微通道板組成。載荷數據管理系統(PDMS)有效載荷數據管理系統(PDMS)是一個基於1553B匯流排的分散式系統,系統由匯流排控制器(BC)、大容量存儲器(SSR)、高速復接器(HRM)、遠置終端(RT)及載荷配電器(PPD)組成。大多數有效載荷通過1553B匯流排實現與PDMS間的通訊,激光高度計和空間環境監測系統則被連接到了RT上。載荷的科學數據和工程參數可由PDMS通過1553B匯流排獲取並存儲到SSR中。當衛星在地面站可接收範圍內時,所存儲的數據及實時數據將由HRM根據CCSDS 標準組裝為編碼的虛擬信道數據單元(CVCDU)串列序列,然後下行到地面。PDMS是一個靈活、高效的系統,如果任務中某個載荷停止了探測,則其它載荷可分享其存儲及傳輸資源。
嫦娥工程十大關鍵點10月24日18時05分,在西昌衛星發射中心,長征三號甲運載火箭攜帶嫦娥一號衛星順利升空——「嫦娥一號」開始奔月之旅。在嫦娥一號衛星飛向38萬公里外月球的過程中中,需要進行一系列高度複雜又充滿風險的動作。中國繞月探測工程總指揮欒恩傑在接受新華社記者採訪時說。「如果從衛星發射到最後數據分析過程的10個關鍵環節都能順利完成,那麼繞月探測就圓滿成功了。」關節點一:運載火箭發射美國和蘇聯在20世紀的探月活動,因運載火箭故障造成的探測失利佔了很大比重。因此,運載火箭的高可靠性,是確保探月成功的必要前提。將嫦娥一號衛星送上太空的,是長征三號甲運載火箭。這次發射是長征三號甲運載火箭的第15次發射,迄今這一型號火箭的發射成功率為100%。此前,長征三號甲運載火箭與應用廣泛的東方紅3號衛星平台曾多次「聯姻」,每次都取得圓滿成功,用來發射在東方紅3號衛星平台上研製而成的嫦娥一號衛星最合適。在中國現有的3個航天發射場中,只有西昌衛星發射中心具備發射長征三號甲等大推力火箭的能力,而且這裡緯度低、海拔高、交通便利,是發射各類地球同步軌道衛星的理想場所。關節點二:入軌衛星能否準確進入預定軌道,是判斷發射是否成功的重要標誌。長征三號甲運載火箭在發射嫦娥一號衛星時,通過第一、二級和第三級的第一次點火,先將衛星送入近地軌道,並在近地軌道滑行飛行一段時間。在火箭起飛的第1249秒,三級火箭第二次點火;第1373秒,三級火箭二次點火發動機關機。第1473秒,星箭分離成功,嫦娥一號衛星進入近地點約200千米、遠地點約51000千米、運行時間為16小時的大橢圓軌道,成為一顆繞地球飛行的衛星。關節點三:變軌嫦娥一號衛星在16小時軌道飛行一圈半後,10月25日,地面注入指令,衛星上推力為50牛頓的調姿發動機開始點火,約4分鐘後,推力為490牛頓的主發動機點火實施變軌,將衛星軌道近地點抬高到離地球約600公里的地方。10月26日,當衛星再次到達近地點時,衛星主發動機再次打開,巨大的推力使衛星上升到24小時軌道。在24小時軌道上運行3圈後,10月29日衛星上的主發動機第三次點火,實施第二次近地點變軌,嫦娥一號衛星進入48小時軌道。這幾次變軌都是通過衛星上的發動機使衛星加速。從理論上講一次變軌就可以實現,但為了充分利用燃料,同時也為了方便地面控制,把變軌逐步分解。關節點四:奔月在3條大橢圓軌道上經過7天後,嫦娥一號衛星將正式奔月。10月31日,當衛星再一次抵達近地點時,主發動機打開,衛星的速度在短短几分鐘之內提高到10.916千米/秒以上,進入地月轉移軌道,真正開始了從地球向月球的飛越。嫦娥一號衛星選擇的奔月方式有著3方面的優點:一是可以確保重力損耗控制在5%以下;二是將幾次近地點機動安排在同一地區,有利於地面監測;三是安排了24小時軌道,可以比較方便地解決發射日期延後的問題。關節點五:修正在地月轉移軌道,也就是從地球軌道到月球軌道的這段距離,嫦娥一號衛星需要飛行約114個小時。在人類探月活動的歷史上,曾多次發生探測器未能實現月球的捕獲而丟失在星際間的事故,這大多是由於飛行過程中衛星姿態和速度控制不精確造成的。如果衛星在地月轉移軌道近地點有1米/秒的速度誤差或1千米的高度誤差,飛到月球附近時都將產生幾千千米的位置誤差。在高速飛行的過程中,嫦娥一號衛星必須在地面的指令下進行中途軌道修正。一般來講,至少需要進行兩次修正,第一次是在進入地月轉移軌道的一天之內,第二次是在到達月球的前一天內。這些指令,都是由設在北京的航天飛行控制中心發出的。關節點六:制動11月5日前後,當嫦娥一號衛星到達距月球200千米位置時,需要實施第一次近月制動,所謂近月制動,就是給在地月轉移軌道高速飛行的衛星減緩速度,需要進行減速制動,完成「太空剎車減速」,才能被月球引力捕獲,建立正常姿態,進行環月飛行。成為繞月飛行的衛星。嫦娥一號衛星在地月轉移軌道上經過114小時來到距月球約200公里的近月點時,衛星飛行速度達到每秒約2.4公里,如不及時有效制動,衛星將飛離月球,與月球的再次交匯將更加困難。如果制動量過大,將會撞擊月球。。「減速制動」是否成功,關鍵取決於衛星當時的位置和速度矢量是否正確。經過多次複核、復算,中國已具備對距地球38萬公里衛星進行精確測控的能力。關節點七:繞月11月5日11時25分,嫦娥一號衛星第一次近月制動,從地月轉移軌道進入12小時月球軌道。從這一刻起,嫦娥一號衛星成為真正的繞月衛星。11月6日,嫦娥一號衛星進行第二次近月制動,速度進一步降低,衛星進入3.5小時軌道,並在這個軌道上運行7圈。11月7日,嫦娥一號衛星進行第三次近月制動,進入127分鐘月球極月軌道。這是衛星繞月飛行的工作軌道。這個軌道為圓形,離月球表面200千米。關節點八:探測建立月球工作軌道後,嫦娥一號衛星攜帶的8種科學儀器將開始為完成4項科學任務目標展開工作。衛星所攜帶的CCD立體相機傳回第一張月球照片,這是繞月成功的重要標誌。干涉成像光譜儀、激光高度計、CCD立體相機將共同完成獲取月球表面三維立體影像;γ射線譜儀、X射線譜儀將攜手對月球表面有用元素及物質類型的含量和分布進行辨析。首次被應用到月球探測中的微波探測儀,將對月壤厚度和氦-3資源量展開探測;而由太陽高能粒子探測器和太陽風離子探測器組成的空間環境探測系統,將通過不間斷地捕捉質子、電子和離子,對4萬到40萬千米範圍的「地-月」空間環境展開探測。關節點九:傳輸按照科學家的通俗說法,這次為「嫦娥」買的是「單程票」。嫦娥一號衛星,需要從38萬千米外將探測數據傳回地球。嫦娥一號衛星攜帶的傳輸天線有兩部:一部是定向天線,方向始終對著地球上的接收天線;一部是全向天線,也就是沒有固定方向的天線。空間衰減、時間延遲,使得地面接收月球探測數據的技術難度大大增加。地面應用系統為此專門建造了兩座被稱為射電望遠鏡的大口徑天線:一座在北京密雲,天線口徑達50米;一座在雲南昆明,口徑達40米。兩座大口徑天線,時刻注視著嫦娥一號衛星的一舉一動,把衛星傳輸來的信息全部收集起來。關節點十:研究嫦娥一號衛星獲得的數據十分珍貴。能否充分利用好這些數據,將決定著探月活動價值的高低。傳到地面的數據將被送到設在北京的地面應用系統總部,進行預處理。完成預處理的數據,將由地面應用系統組織更多的科學家和技術人員進行進一步的研究和處理,得出最新的研究成果或科學發現。中國國家航天局宣布,嫦娥一號衛星獲得的許多數據將完全公開,供全世界的科學家研究分享。中國「嫦娥」,將為人類的航天事業作出自己的貢獻。
嫦娥工程後續進度表嫦娥2號,也就是1號的備份星,2011年發射,不繞行直接奔月,100千米軌道高度,7~10米解析度精確成像,主要用於月表精確成像測繪,為二期工程精選著陸地域,驗證二期工程的某些關鍵技術——應該主要是通信、軌道控制等,也不排除嫦娥2號會進行有控制模擬降落等技術。嫦娥3號、4號2012年相繼發射,火箭是長3B,二期工程主要為月表軟著陸器和月球巡視車,月球車活動範圍半徑大約5千米。由於間隔較短,屆時很可能會出現嫦娥2號和嫦娥3號對月球聯合探測的局面,甚至有可能會進行星際中繼通信試驗——當然可能性不大。嫦娥三期工程大約在2018年進行,探測器只有一個,暫定為嫦娥5號,核心任務是月表採樣返回,這也是載人登月的基礎核心技術。嫦娥工程三期都完成後,我國會在2020年左右視情況決定是否起動載人登月工程,以當時我國的航天技術基礎來看,2025年左右應該能實現載人登月。
烏魯木齊天文站25米射電望遠鏡天線
太空暗戰全球探月之爭人類正掀起新一輪探月熱。美國、俄羅斯、印度等國也正在打造各自的探月器,將於近幾年發射。這些探月器各具特色,如俄羅斯的探月器計劃搭載一種無人飛船上天,英國的探月器將把「釘子」射到月球里2米深,而美國的探月器則準備對月球進行「自殺式」撞擊。日本「月亮女神」(已發射)2007年9月2007年9月14日,耗資2.69億美元、重達3噸的「月亮女神」探測器升空。這是日本宇宙航空研究開發機構為未來登陸月球邁出的第一步,也是繼美國「阿波羅」計劃之後最大的月球探測項目。「月亮女神」共攜帶熒光X射線分光計、月球雷達測深器等14台觀測儀,這在探月衛星中可謂「全身披掛」,其中有些儀器的精度是以往同類儀器的10倍乃至100倍。這些儀器可探測月球表面元素和岩石的分布、月球重力場分布以及到達月球表面的宇宙射線等,幫助專家揭示月球的誕生和演化之謎。印度「月球飛船1號」(預計發射時間) 2008年4月(該計劃已推遲)印度空間研究組織已經決定,將在2008年4月發射探月器「月球飛船1號」。這是印度第一顆小型無人繞月探測器,其主要任務是製作高清晰的月球地圖,並對月球兩極是否存在水進行初步探索。「月球飛船1號」重590公斤,並攜帶「衝擊者」登月艙。除此之外,「月球飛船1號」將攜帶NASA的2個科學裝置,一個是微型合成孔徑雷達,負責探測月球極地的冰質沉積;另一個是月球礦物測繪儀,負責評估月球上的礦物資源。根據印度的預算,「月球飛船1號」探月計劃耗資僅為8860萬美元,是各國探月計劃中預算最少的。英國無人駕駛探測器(預計發射時間)2010年英國對太空的研究歷史相當久遠,但英國還從未獨立向月球發射過探測器,英國國家航天中心希望在2010年前向月球發射兩顆無人駕駛探測器。第一顆探測器的名字叫「月球耙子」。它將以軟著陸的方式降落到月球表面,對月球的塵土和岩石進行分析,尋找水和有機物存在的痕迹。第二顆探測器叫「月球萊特」。該探測器在接近月球後將沿月球軌道飛行,然後向月球發射出4枚「射釘」,深深地射入月球表面。「射釘」的任務是通過對月球地震信息和溫度信息的收集,分析月球的表面構成和地理活動,其最深測量深度,可達到地下2米。德國月球軌道探測器(預計發射時間)2013年德國宇航中心探月項目負責人表示,德國計劃「繞開」歐洲航天局,獨自在2013年前後發射一個攜帶高解析度攝像頭的月球軌道探測器。它將環繞月球運行4年,為製作世界上第一張詳細的月球地圖收集資料。據悉,這個月球軌道探測器主衛星重500公斤,次級衛星只有150公斤重。主衛星攜帶一個微波雷達,其可「窺探」月球表面下幾百米的深度,這就可以協助科學家搞清楚月球上的岩石和微粒分布。美國撞月衛星 2008年10月(預計發射時間)美國一直是探月工程的執著追求者。他們提出一項撞擊月球南極的計劃。按照計劃,美國宇航局將於2008年10月發射「月球環形山觀測與感知衛星」,如果順利的話,該探測器將會於2009年撞擊月球。探測器將以時速9000公里,連續兩次對月球南極進行「自殺式」撞擊,以確定那裡是否存在可供人類使用的冰,這場劇烈的碰撞將在月球表面產生高達64公里的塵埃,地球上的人們藉助望遠鏡就可目睹「盛況」。美國制定了「重返月球」計劃,打算在2020年前將宇航員再次送上月球,並建立長期基地。「撞月」就是想了解月球上有多少資源可供登陸後的宇航員使用。俄羅斯「滲透者」2012年(預計發射時間)俄羅斯聯邦航天署計劃在2012年進行首次探月發射,將名為「滲透者」的探測器送上月球,以獲得關於月球地質的第一手資料。在其計劃中,俄羅斯採用了一種無人飛船,由母船和其攜帶的「滲透者」探測器組成。「滲透者」探測器又分為高速探測器、低速探測器和極地站三種型號。每艘母船可攜帶13部探測器。母船將始終駐留在月球軌道上,把探測器發出的信號傳回地球。歐洲機械鑽探器 發射時間未定歐洲航天局近期公布了一項新的探月計劃——向月球發射機械鑽探器,尋找源自地球早期的隕石,將為了解生命在地球上的起源提供重要線索。這將是人類首次在月球上進行大膽的鑽探行動。太陽能鑽探器將在月球表面鑽出一個50厘米寬的孔,對岩石樣本進行現場分析,並將結果傳送回地球。
嫦娥一號傳回第一幅月面圖像2007年11月26日,中國國家航天局正式公布了嫦娥一號衛星傳回的第一幅月面圖像,標誌著中國首次月球探測工程取得成功。中國首次月球探測工程第一幅月面圖像是由嫦娥一號衛星上的CCD立體相機獲得的。CCD相機採用線陣推掃的方式獲取圖像,軌道高度約200km,每一軌的月面幅寬60km,像元解析度120m。中國第一幅月面圖像共由19軌圖像製作而成,位於月表東經83度到東經57度,南緯70度到南緯54度,圖幅寬約280km,長約460km。圖中右側60公里寬的條帶,是CCD相機開機獲得的第一軌圖像。2007年12月09日,中國國家航天局公布部分月球探測數據,包括中國首次月球探測工程第一幅月面圖像局部三維景觀圖。中國公布嫦娥一號拍攝月球背面「萬戶坑」影像2007年12月11日,中國國家航天局首次公布中國發射的「嫦娥一號」衛星拍攝的月球背面部分區域影像圖。圖為月球背面以中國古人名字命名的「萬戶撞擊坑」。包括正射影像圖、數字高程模型圖、色彩編碼地形圖。萬戶撞擊坑位於月球背面南緯9.8度、西經138.8度區域,直徑52公里,從地球上不能直接看到。20世紀70年代,這座撞擊坑被國際天文聯合會以中國明代人萬戶的名字命名為「萬戶撞擊坑」。中國明朝官員萬戶將自己綁在捆有47枚自製火箭的椅子上,兩手各持一個大風箏,點燃後衝天而起,開天闢地寫就了中國歷史上飛天夢想的壯舉,也成為人類文明史上飛天嘗試的第一人。
嫦娥一號拍攝的月球全圖,高清晰圖片,可放大觀看。
中國探月工程大事記1962年起,開始對月球系列探測器進行研究。1991年,我國航天專家提出要開展月球探測工程。1994年中國曾組織相關專家對開展月球探測的必要性和可行性進行過初步分析與論證,認為中國已有能力開展月球探測,但由於各種原因,探月計劃未能啟動。1998年,國防科工委正式開始規劃論證月球探測工程,並開展了先期的科技攻關。2000年8月 專家小組對中國科學院提出的「月球資源探測衛星的科學目標與有效載荷」進行了論證評審。2000年11月,首次公布航天白皮書,明確近期發展目標。2001年 成立了專家研究小組,開始了一些關鍵技術(如有效載荷)的攻關和地面應用系統等的研究工作。2001年10月 中國月球探測計劃項目立項。2002年3月 向國家提交「月球資源探測衛星工程可行性」的立項報告。2003年9月,中央最終同意並批准了這個計劃。2004年1月23日,國務院總理溫家寶批准繞月探測工程立項。2004年2月25日,繞月探測工程領導小組第一次會議召開,同時將工程命名為「嫦娥工程」。2004年3月15日,國防科工委任命五大系統總指揮及總設計師。2004年6月27日,完成發射場系統總體技術方案制定。2004年7月30日,完成地面應用系統設計方案制定。2004年8月6日,完成測控系統總體設計方案制定。2004年11月19日,繞月探測工程領導小組召開第二次會議,審議並通過工程轉入初樣研製階段。2004年12月10日,完成測控系統補充18m天線總體技術方案。2005年4月24日,中共中央政治局常委、國務院副總理黃菊視察繞月探測工程。2005年6月13日,「嫦娥一號」衛星月食問題得到解決。2005年12月29日,繞月探測工程領導小組召開第三次會議,審議並通過了工程轉入正樣研製階段。2006年5月16日-19日,完成發射場適應性改造與建設驗收。2006年7月16日,地面應用系統昆明40m天線通過驗收。2006年8月1日-9月16日,完成衛星系統與地面應用系統正樣對接試驗。2006年8月1日-9月28日,完成衛星系統與測控系統正樣對接試驗。2006年10月20日,地面應用系統密雲50m天線通過驗收。2006年10月28日-11月19日,完成整星熱平衡與熱真空試驗。2006年11月27日,完成星箭對接、分離試驗。2006年12月27日,月球探測工程中心組織各系統開始進行「兩個百分之百」的複查複審2007年1月12日,運載火箭完成出廠測試。2007年1月16日,繞月探測工程領導小組召開第四次會議,工程轉入發射實施階段。2007年1月19日,「嫦娥一號」衛星通過月球探測工程中心和航天科技集團聯合評審。2007年1月29日,國務院總理溫家寶和副總理曾培炎視察繞月探測工程。2007年2月8日,繞月探測工程指揮部召開會議,決定將「嫦娥一號」衛星發射窗口調整為2007年下半年。2007年5月28-6月10日,完成「嫦娥一號」衛星任務1:1全過程演練。2007年8月3日,「嫦娥一號」通過出場評審。2007年8月10日,繞月探測工程領導小組召開第五次會議,決定工程轉入發射實施階段,定於2007年10月發射「嫦娥一號」衛星。2007年8月19日,「嫦娥一號」衛星進場。2007年9月20日,長征三號甲運載火箭進場。2007年10月22日,國家航天局宣布擇機執行繞月探測工程嫦娥一號飛行任務。2007年10月24日18時05分,中國第一顆探月衛星嫦娥一號在西昌衛星發射中心成功升空。2007年11月5日,嫦娥一號衛星進入環月球軌道
工程人員中國探月工程首席工程師歐陽自遠;月球探測工程中心副主任郝希凡;中國繞月探測工程測控通信指揮部部長朱民才衛星系統總指揮、總設計師葉培建,副總設計師孫澤州、孫輝先;長征三號甲運載火箭副總指揮金志強;長征三號甲運載火箭總體主任設計師 陳閩慷長征三號甲運載火箭總體副主任設計師 劉建忠地面應用系統總設計師李春繞月探測工程地面應用系統總設計師 副總指揮 李春來繞月探測工程地面應用系統 副總設計師 張洪波「嫦娥一號」衛星副總設計師 有效載荷總設計師 孫輝先「嫦娥一號」衛星有效載荷總指揮 吳季巡視器總體主管設計師溫博(女)測控數傳分系統主管設計師張婷(女)天線分系統主管設計師戰榆莉(女)供陪電分系統主管設計師陳燕(女)中國繞月探測工程測控系統副總設計師董光亮等。
月球概況月球俗稱月亮,也稱太陰。在太陽系中是地球中唯一的天然衛星。月球是最明顯的天然衛星的例子。在太陽系裡,除水星和金星外,其他行星裡面都有天然衛星。月球的年齡大約有46億年。月球有殼、幔、核等分層結構。最外層的月殼平均厚度約為60-65公里。月殼下面到1000公里深度是月幔,它佔了月球的大部分體積。月幔下面是月核,月核的溫度約為1000度,很可能是熔融狀態的。月球直徑約3476公里,是地球的1/4。體積只有地球的1/49,質量約7350億億噸,相當於地球質量的1/81,月球表面的重力差不多是地球重力的1/6。月球表面積有3800萬平方千米,還不如亞洲的面積大。中國的表面積是2010萬平方公里,所以,月球的表面積相當於1.89個中國。月球是是距離地球最近的天體,它與地球的平均距離約為384401千米。月球的起源莫衷一是:對月球的起源,大致有三大派,但仍未定論。有些科學家認為,月球是46億年前,與地球一樣是宇宙的氣體和塵埃形成的;另一些人則認為,月球是地球的孩子,從地球分裂出去的。然而,太陽神號幾次帶回的數據顯示,月球和地球的組成成份大不相同。不少的科學家認為,月球在很多年以前,偶然被吸入地心引力範圍,因而才意外地納入地球的軌道。但也有人引用天體力學來反對這種說法。
視頻:「嫦娥一號」探月模擬全過程
至2008年10月24日,嫦娥一號已圓滿完成1年壽命內的全部任務,此後12月6日,利用剩餘燃料將軌道從200公里降低至月面100公里,12月19日變軌降至17公里處進行精確測繪,完成了嫦娥二號、嫦娥三號的部分任務。12月20日再次變軌重新回到100公里軌道。這次嫦娥1號超乎所有人想像的完成了當初嫦娥2的任務,所以原定明年的嫦娥2號就不用發射了,2011年發射的嫦娥2號,將釋放月球車完成落月拍照採樣任務。神舟10號宇宙飛船也將於2011年發射,這樣,一旦嫦娥2號也跟嫦娥1號一樣完成任務後還有大量燃料,會重返地球軌道,但無法進入大氣層,這樣,神10的航天員可以執行太空行走,把嫦娥2號帶回的月球土壤取回,隨神10返回艙一起回到地球。
推薦閱讀:
※探月縱覽
※從取回月壤到載人登月:葉培建揭秘中國探月新看點
※2018開年,三國奔月競賽開始衝刺
※月球探測六十年
※他被譽為「嫦娥之父」,因1克小岩石讓中國的探月夢踏上了征程