玉兔號月球車駛上月面 六輪著地留下印跡
「嫦娥三號」著陸器和巡視器今日凌晨成功分離
人民網北京12月15日電 北京時間12月15日4時35分,嫦娥三號著陸器與巡視器分離,「玉兔號」巡視器順利駛抵月球表面。
14日21時11分,嫦娥三號成功著陸在月球西經19.5度、北緯44.1度的虹灣以東區域,隨即按計劃開展了著陸器與巡視器分離各項準備工作。
14日23時45分,地面科技人員對兩器分離的實施條件,包括著陸點環境參數、設備狀態、太陽入射角度等,進行了最終檢查確認。隨後,向嫦娥三號發送指令,兩器分離開始。
記者在北京航天飛行控制中心飛控大廳屏幕上看到,嫦娥三號著陸器安然立在月面,太陽翼呈展開狀態。「玉兔號」巡視器立於著陸器頂部,展開太陽翼,伸出桅杆。
「巡視器移動至轉移機構條件確認。」3時10分,巡視器開始向轉移機構緩慢移動。
「巡視器移動到位。」4時06分,轉移機構正常解鎖,托舉著巡視器輕輕展開、降落,接觸月面,並在著陸器與月面之間搭起了一架斜梯。
隨後,「玉兔號」沿著斜梯款步而下。4時35分,「玉兔號」踏上月球,在月面印出一道深深的痕迹。著陸器監視相機完整地記錄下這一過程,並及時將成像數據傳回地面。
據介紹,著陸器與巡視器分離後,將進行兩器互拍成像,並開展一系列就位探測和巡視勘察活動。
12月14日,嫦娥三號平穩落月,中國首次地外天體軟著陸成功。圖為北京飛控中心大屏幕上顯示的著陸後嫦娥三號探測器監視相機傳回的月球表面照片。
昨日21時11分,嫦娥三號探測器成功落月。繼前蘇聯、美國之後,中國成為第三個實現月球軟著陸的國家。昨晚已傳回月球表面照片。
軟著陸是高度複雜的航天活動,歷史上以此為目標的探月任務中,前蘇聯直到第12次嘗試才首獲成功,美國在實現軟著陸之前也經歷了3次失敗。
4條中國腿首次站月球
落月是從15公里高度開始的。大約11分鐘的落月過程中,嫦娥三號依靠自主控制,經過了主減速段、快速調整段、接近段、懸停段、避障段、緩速段等6個階段,相對速度從每秒1.7公里逐漸減為0。在距離月面100米高度時,探測器暫時停下腳步,利用敏感器對著陸區進行觀測,以避開障礙物、選擇著陸點。在以自由落體方式走完最後幾米之後,平穩「站」上月面的4條著陸腿觸月信號顯示,嫦娥三號完美著陸月球虹灣地區。
玉兔月球車探測3個月
這是人類第130次探月活動。12月2日1時30分在西昌衛星發射中心發射升空的嫦娥三號是我國發射的第一個地外軟著陸探測器和巡視器,也是在1976年前蘇聯「月球24號」探測器登陸月球後第一個重返月球的人類探測器。
中國探月工程二期副總設計師孫輝先說,軟著陸的成功,意味著中國具備了獨立進行地外天體就位探測的能力。
由著陸器和「玉兔」號月球車組成的嫦娥三號月球探測器總重近3.8噸。在接下來的幾個小時里,「玉兔」號將駛離著陸器,開始為期約3個月的科學探測,著陸器則在著陸地點進行原地探測。
作為中國探月工程「繞、落、回」三步走的第二步,在實現月球軟著陸的同時,嫦娥三號還肩負著突破自動巡視勘察、深空測控通信、月夜生存等關鍵技術的使命。
揭秘
探測器著陸月球有哪些方式?
前蘇聯直到第12次嘗試才首獲成功,美國也在3次失敗後方平安著陸。
此前,前蘇聯、美國探月月面軟著陸方式主要有三種:一種是氣囊彈跳式,這難以滿足嫦娥三號探測器重量的要求;另一種是空中吊車式,控制起來很複雜;因此嫦娥三號選擇了第三種,也就是腿式著陸。
儘管採用了先進的制導導航與控制系統,探測器著陸月面瞬間,還是會對月面產生撞擊。為了避免設備受到過大的衝擊載荷,嫦娥三號探測器上使用了一個著陸緩衝分系統,也就是嫦娥三號的4條「腿」。由此,嫦娥三號也成為我國首個有「腿」的航天器。
「著陸緩衝機構主要用於緩衝著陸器的衝擊能量,俗稱著陸腿。」探測器系統著陸器著陸緩衝分系統主任設計師楊建中用8個字概括著陸腿的特點:強、輕、柔、穩、多、新、全、難。
也就是說,著陸腿要有強度承受衝擊和壓力,自身輕巧,著陸方式柔和、姿態穩定,能保證儀器設備安全。另外,著陸退還有收攏、展開、支撐的功能,觸月時還能發來信號。而作為具有中國特色的新型著陸腿,在實現了技術跨越和團隊建設的雙豐收的同時,也經歷了艱難的開發研製過程。
此外,不同於國外的軟著陸方案,嫦娥三號的軟著陸過程設有懸停和避障階段,探測器可對著陸區地形地貌進行精確勘察,識別出月面斜坡、石塊、坑凹等危險地形,極大提高了著陸的安全性、可靠性。
中國探月工程首任首席科學家歐陽自遠
歐陽自遠
著名的天體化學與地球化學家,參與並指導中國月球探測的短期目標與長遠規劃的制定,是中國月球探測計劃首任首席科學家,中國科學院院士、發展中國家科學院院士,國際宇航科學院院士。現任中國科學院地球化學研究所研究員,國家天文台高級顧問,中國月球探測領導小組高級顧問。
南都訊昨晚,嫦娥三號在月球成功實現軟著陸那一刻,中國探月工程首任首席科學家歐陽自遠「莫名擔憂,但又冷靜確信一切會按照預定方案進展」的複雜心情也瞬間轉為欣喜。作為探月工程計劃制定的參與者和指導者,以及中國探月工程的首任首席科學家,歐陽自遠近日接受南都記者專訪,解釋了網上部分網友的疑問,同時詳細介紹了美國探月帶來的巨大社會效益。
國旗為特製沒設計放國歌項目
此次落月,著陸器「嫦娥三號」和月球車「玉兔」身上都各自帶了一面國旗。根據計劃,今天,「玉兔」會從著陸器懷抱中跑出來,然後會相互拍照留念,中國國旗在月球廣寒宮的場景將被永恆定格。不過有網友好奇,這面登上月球的國旗和普通國旗有沒有區別呢?國旗上月球了,國歌會不會在月球上飄蕩呢?
歐陽自遠說,由於月球環境惡劣,沒有大氣活動,日夜溫差極大,沒有全球性磁場,宇宙輻射比較強。為適應月球表面環境,國旗的材質有很大不同,更不是用有旗杆的國旗。至於播放國歌的問題,歐陽自遠說,著陸器與月球車互相拍攝國旗,已經具有標誌性意義,完全沒有必要再增加一套播音設備播放國歌,增加重量。
第二階段是實施載人登月
歐陽自遠稱,中國探月工程分為「繞」、「落」、「回」3個階段,事實上,這僅是我國探月工程的第一階段,待第一階段任務完成後,還將實施載人登月的第二階段和在月球上建立基地的第三階段計劃。
除探月以外,如要探測其他行星,難度未必比探月更難。歐陽自遠稱,月球與行星探測最大的區別是行星距離地球太遠,路途飛行時間太長。僅僅以軟著陸技術而言,在火星上軟著陸比月球更容易,月球表面的真空,不能使用降落傘或氣墊;而火星表面有1%的大氣壓,可以使用降落傘或氣墊軟著陸。金星的大氣達到90多個大氣壓,金星表面溫度達到480℃,軟著陸金星特別艱難。著陸器或巡視器降落到金星表面,由於溫度太高,難以正常工作。
釋疑
1 為何不設軌道艙?
答:成本太高也無意義
南都:網上有文章認為,沒有設置軌道艙是嫦娥三號的缺點,所以無法拍攝其落月時複雜而精彩的機動過程。認為「花了大力氣卻無法充分表現出來,這未免過於吃虧。月球探測、深空探測目前仍缺乏實際意義。」
歐陽自遠:當前我國最大推力的火箭是長征3號乙火箭,著陸器和月球車的質量已經精打細算,不可能再增加重量,更不能增加一個軌道艙來拍攝落月時複雜而精彩的機動過程。假如再利用另外一個火箭發射軌道艙來觀看「落月時複雜而精彩的機動過程」,成本太高,必要性也不大。關鍵是掌握著陸技術,而不是為了表演,何況月面軟著陸美國和蘇聯在上世紀已經實施過19次。
2 目前月球探測缺乏實際意義?
答:目光短淺!可推動科技進步
南都:有網友認為,月球探測與深空探測目前仍缺乏實際意義。
歐陽自遠:這是一種眼光短淺的看法。中國開展月球探測與深空探測,對於科技進步的巨大推動,對經濟發展與結構調整的重要提升作用,對新型高科技人才隊伍的培養與成長,對新興學科的誕生與發展,提高全民的科學素質以及人民生活質量的改善與提高等各個方面,都將產生並發揮難以估量的巨大作用。美國實施阿波羅載人登月計劃在科技、軍事、經濟、政治和人才諸多方面所取得的成就是一個實例。
3 如何利用月球能源?
答:發電傳回地球!
南都:不少科學家在談到月球上的能源時,都會提到其豐富的太陽能。地球上也有太陽能,月球上的太陽能有啥稀奇的?而且太陽曬在月球上,怎麼給地球用呢?
歐陽自遠:月球上的太陽能和地球上的不一樣。月球上的太陽一出來就是半個月,又沒有雲,又沒有天氣活動,太陽光直射月球表面,所以太陽能的能量密度比地球大得多。而且月球上沒有任何建築物,可以無限制鋪設太陽能電池板,而且把它發的電傳回地球早已可以實現,用激光或微波傳輸可以解決。他說,這是最清潔的能源,而且比地球上用太陽能好多了,地球上根本就沒辦法取到那麼豐富的太陽能。
還有科學家建議給月球系一根腰帶,腰帶長1.1萬公里,寬400公里,假如說這個腰帶做成太陽能發電電池板,月球太陽能傳輸到地球的什麼位置,都有一個設計,假如說這個方案能夠實現的話,地球上的全人類子孫萬代,什麼能源都不要了,足夠了,但是這個工程量極其浩大,只是人類一種理想。
4 何時用上月球的能源與資源?
答:確實蘊藏豐富能源,得先探明情況
南都:我國何時能用上月球上的能源?
歐陽自遠:月球上除了有豐富的太陽能之外,還有一種能源是受啟發於太陽,即可能是人類未來的終極能源———受控核聚變發電。包括中國在內的七個國家計劃在法國共同建一個國際熱核反應堆,大約花費100億歐元,推進受控核聚變發電的關鍵技術的進展。未來氦-3很有可能成為受控核聚變的原料。
嫦娥一號已經探明,全月球的月壤層中氦-3含量的分布與資源量,至少有100多萬噸氦-3。假如受控核聚變發電能夠商業化,可以滿足全人類至少一萬年的能源需求,而且這將是人類社會長期、穩定、安全、清潔、廉價的受控核聚變的能源原料。但是目前而言,運輸材料到月球去建造基地,利用月球能源的經濟技術成本太高。
另外,月球確實蘊藏有極其豐富的礦產資源,如稀土、鈾、釷、鉀、鈦、鐵、磷和氦-3,幾乎都是取之不盡,用之不竭。但目前還沒有必要急著開發利用月球的礦產資源。科學家有責任事先探明月球蘊藏有哪些礦產資源,它們的分布、品位和資源量,以備有條件開發利用時提供科學依據。
5 美國耗巨資登月得到了什麼?
答:阿波羅計劃投入產出比1:14
南都:由於當前的條件還遠沒有達到利用月球資源的程度,對於耗費巨量資金實施的探月計劃,也有網友表達了不解,認為是不是代價太大?美國人先後上去了6次,現在都不登月了,我們再繼續在月球上探索是不是有意義?
歐陽自遠:上世紀50年代,美國和蘇聯兩個超級大國展開一場最激烈的軍事競爭———探測月球。這一過程將人類的航天技術水平推上了前所未有的高度,另外也產生了月球科學與行星科學,帶動一系列高新技術的發展,同時也誕生了一大批新型的工業群體,全面促進了人類社會的經濟、科技、軍事的發展,美國取得了巨大的經濟和社會的效益。
美國在上世紀60年代初開始的阿波羅探月計劃,當時的投資是254億美元,相當於2005年的1360億美元,是人類有史以來規模最大,耗資最多的科技項目之一。參加阿波羅計劃的有兩萬家企業、200多所大學、80多個科研機構,總人數超過40萬人。由於阿波羅計劃的出現,導致了上世紀60年代-70年代20多年包括火箭、雷達、無線電制導、合成材料、計算機等一大批高科技工業群體的誕生。所有這些技術又應用到民用方面,帶動了整個科技發展和工業的繁榮。所以,阿波羅計劃取得巨大的效益。
阿波羅計劃產生了3000多種新的應用技術,每一項應用技術裡面都有很多很多專利,對航天航空、軍事、通信、材料、醫療衛生、計算機等都有巨大的推動作用。美國算了一筆賬,開始的投入產出比是1:4 .5,最近美國公布阿波羅計劃投入產出比1:14,應該說美國阿波羅計劃是引領了上世紀60-70年代20多年幾乎全部高新技術的創新與發展,也催生了一大批新興工業群體的誕生與成長。
而美國和蘇聯的探月競賽,美國取得最後的勝利。自從蘇聯徹底失敗後,美國不搞月球探測了,近30年來美國把精力集中在兩個方面,一是發展太空梭,因為可以往返多次使用;二是發展國際空間站,他們再也不搞月球探測了。但2005年他們後悔了,感覺到這是一個巨大的戰略上的錯誤,他們被限制在低軌道的時間太長了,他們要重返月球,要全面探測太陽系。
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