从“嫦娥一号”到“嫦娥五号”的探月之路

作者: 王铮

来源: 科学大院公众号

发布日期: 2018-06-05

本文详细介绍了中国从“嫦娥一号”到“嫦娥五号”的探月工程,包括工程的命名背景、分阶段目标、技术挑战以及未来任务的期待。

十一年前,“嫦娥一号”豪情远赴;如今,“嫦娥四号”和“嫦娥五号”整装待发,带着我们中国人的探月之梦,前赴后继。事实上,探月工程的正式建立和开展早已开始。在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,工程的领导小组便将其命名为“嫦娥工程”,而第一颗绕月卫星命名为“嫦娥一号”。

嫦娥是我国古代神话中的仙女,据说是神箭手后羿的妻子,独自吃了丈夫收藏的不死药,结果飞升到了月亮上。中国探月工程用这个神话传说中的人物来命名,弘扬了中国传统文化,表达了“奔月”这个主题。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”三个阶段。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。

无人探测又分“绕”“落”“回”三步走。“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,卫星和火箭的研制为后续工作铺路。绕月时可利用很多仪器对月球拍照、观测。十一年前,2007年10月24日18时05分发射的“嫦娥一号”是嫦娥工程第一颗卫星,它圆满完成了第一期“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,之后才能载人上去。

探月飞船一般是主飞船绕着月球飞,然后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。这个阶段要开展“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。因为月球离地球很远,无线电指挥信号要很长时间才能传达和反馈,这对超远距离通讯的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的要求。“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,这个阶段需要能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回到地球。尚未发射的“嫦娥五号”的任务就是无人自动采样返回。“嫦娥四号”最近引来许多关注,因为它的“通讯中继卫星”“鹊桥”刚刚于2018年5月21日5时28分发射。

预计今年下半年发射的“嫦娥四号”计划登陆月球背对地球一面的南极附近的艾特肯盆地,“鹊桥”要发挥通信中继的作用。“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,其基本架构上继承了“嫦娥三号”的着陆器和月球车,外形与上图的“嫦娥三号”相似,但科学载荷会有很大的变化。“嫦娥五号”原本计划是2017年11月发射,之前已经正样测试,但因故推迟。

“嫦娥五号”探测器全重8.2吨,由轨道器、返回器、着陆器、上升器四个部分组成。“嫦娥五号”落月后,将在月球表面上采集大约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,轨道器携带返回器点火飞向地球,在进入大气层前分离,轨道器脱离开到太空中,返回器将降落在内蒙古境内的草原上。

以嫦娥工程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。祝即将到来的“嫦娥四号”和“嫦娥五号”任务圆满成功!

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