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中国的月球探测计划如火如荼,下一步将在月球远侧实现人类首次软

发布时间:2018-01-05 14:00:57  作者:漫步宇宙  来源:本站原创  阅读:257

    月球探测计划是2003年3月由中国国家航天局宣布正式起动的。该计划的第一期工程命名为“嫦娥一号”工程,即研制和发射第一颗月球探测卫星,该工程有探月卫星、运载火箭、发射场、测控和地面应用五大系统组成。
    中国的月球探测计划如火如荼,下一步将在月球远侧实现人类首次软
    中国嫦娥月球探测工程一共包括三个阶段,第一阶段是绕月飞行,第二阶段是登陆月球,第三阶段是采集月球样本并返回地球。
     
      2017年7月2日19时23分,搭载着实践十八号卫星的长征五号遥二火箭在中国最新的航天中心——海南岛文昌航天发射场点火升空,该火箭的主要发射任务是为了将一颗试验通信卫星送入轨道。但本次发射任务还有另一个目的:对中国型号最新、体积最大的长征五号火箭进行最后测试,在测试之后,该火箭将被赋予帮助中国完成最雄心勃勃太空科学任务的使命。
      但遗憾的是,新华社于7月2日19时23分发布快讯:中国文昌航天发射场组织实施长征五号遥二火箭飞行任务,火箭飞行出现异常,发射任务失利。后续将组织专家对故障原因进行调查分析。
    中国的月球探测计划如火如荼,下一步将在月球远侧实现人类首次软
    新华社7月2日关于长征5号火箭发射失败的报道
     
      火箭在起飞后一切正常,中国的电视报道中展示了一片欢呼雀跃。中国实况直播了火箭发射情况,这一举动较为少见,中国是希望通过转播火箭发射来展示在太空计划方面日益增长的雄心壮志,也是为了展示所取得的一个又一个成功。但是,敏锐的观察者通过电视直播注意到,火箭飞行的轨迹并不符合预测的路径。很快,中国官方媒体承认,火箭将无法进入轨道,并突然结束了发射直播。
      按照原计划,如果2017年7月的这次发射取得成功,长征五号火箭将在2017年晚些时候再次进行发射,将“嫦娥5号”月球探测器送入太空。该探测任务所要开展的工作是人类四十多年来都没有做过的事情:实现月球区域软着陆、采集月球样本并返回地球。因为火箭发射失败,这些计划目前已经暂停,暂停状态可能要持续到2019年。但是,中国仍然在计划着,将于2018年在月球远侧实现人类的首次软着陆,以实现中国长期月球计划的重大进步。
    中国的月球探测计划如火如荼,下一步将在月球远侧实现人类首次软
    所谓月球远侧,就是月球背向地球的一侧,月球远侧表面有着大量陨坑及崎岖不平的地形。
     
      中国在过去十年时间里,发射了一系列月球探测器,每一个探测器都在前一型号的基础上有所改进,“嫦娥5号”月球探测器是中国的最新月球探测器。在中国神话中,嫦娥是一位居住在月球的女神。
      “嫦娥月球探测工程一共包括三个阶段,”中国地质大学(武汉)月球科学家肖龙教授于2017年10月在马里兰州参加月球探测分析小组的一次会议时说:“第一阶段是绕月飞行,第二阶段是登陆月球,第三阶段是采集月球样本并返回地球。”
      2007年10月发射升空的“嫦娥1号”航天器是中国的第一个月球探测器。肖龙教授说:“嫦娥1号非常成功。”该次任务提供了多种科学数据,协助编制完成了月球的环球地图,为将来的月球登陆计划提供了支持。
      嫦娥1号的后备探测器——“嫦娥2号”月球探测器也在三年之后发射升空。该探测器装备了更为先进的科学设备,能够收集更多的月球科学数据,在完成月球探测任务之后,“嫦娥2号”月球探测器在推进器的帮助下,飞离月球轨道,对近地小行星图塔蒂斯进行了飞越。
      2013年12月,中国开始执行第二阶段的嫦娥月球探测工程,发射了“嫦娥3号”月球探测器对月球成功实施了登陆探测。这一成功,使得中国成为了继美国及前苏联之后,第三个发射探测器并在月球表面成功软着陆的国家。“嫦娥3号”月球探测器携带了一整套科学设备,其中就包括了小型的“玉兔号”月球车。在成功登陆的一个多月之后,“玉兔号”月球车发生了故障,不能继续移动,但幸运的是,该月球车能够在原地继续进行月球观测。“嫦娥3号”月球探测器收集了很多月球数据,中国仅公布了一些有限的数据分析报告,但肖龙教授说,“嫦娥3号”月球探测器携带的探地雷达在探测月球地层工作中发挥了特殊的用途。
      随着第一及第二阶段嫦娥月球探测工程的成功完成,中国非常希望能够尽快进行第三阶段嫦娥月球探测工程——采集月球样本并返回地球。中国国家航天局在2017年7月火箭发射失败前曾表示说,该航天局计划跳过后备月球登陆计划——“嫦娥4号”月球探测器,直接开始实施“嫦娥5号”月球探测任务。首先,“嫦娥5号”月球探测器将进入月球轨道进行飞行,之后释放一个登陆舱,该登陆舱将着陆于月球的风暴洋。
      风暴洋是月球最大的月海,南北径约2500千米,面积约400万平方千米。风暴洋位于月球西半球,面向地球一面的西侧,是一片广阔的灰色平原,四周有小型的月海,如南面的云海、北侧的雨海等。风暴洋由远古火山喷发形成的玄武岩构成,年龄约32至40亿年。充填风暴洋的岩石主要是月海玄武岩,其年龄为32~40亿年,还有含钾、稀土元素及含磷酸盐较高的特殊岩石克里普岩。
    中国的月球探测计划如火如荼,下一步将在月球远侧实现人类首次软
     风暴洋是月球最大的月海
     
      该登陆器拥有很多的科学设备,其中就包括一个机器人手臂,该手臂能够抓举2千克的月球岩石及土壤样本。登陆器在采样之后,将会把月球样本放入返回舱,并将返回舱发射进入月球轨道。返回舱将停靠于“嫦娥5号”月球探测器的轨道飞行器,之后,轨道飞行器将会推动返回舱飞离月球轨道并返回地球,最终着陆于中国的内蒙古地区。1976年的苏联“月球24号”无人探测器是人类最后一次从月球取回样本。如果中国的“嫦娥5号”月球探测器能够成功的话,将是人类自1976年之后第一次成功实现月球样本采集及返回任务。
      按照原计划,如果2017年7月的火箭发射取得成功,另一颗长征五号火箭将于2017年11月把“嫦娥5号”月球探测器送入太空,该探测器将会对月球开展探测及样本采集任务,两周之后,即可将月球样本返回地球。目前,因为长征五号火箭发射失败,该样本采集及返回任务的开展时间尚不能确定。
      中国国家航天局秘书长田玉龙于2017年9月在澳大利亚阿德莱德的国际宇航大会上对中国月球探测计划进行了介绍。他说,目前尚不清楚长征五号火箭发射失败的原因。他确认说,“嫦娥5号”月球探测计划已经搁置,可能要过一段时间才会重新实施。
      “我们将会于2017年年底公布更多的关于调整后计划时间表的详细信息,”他说。
    中国的月球探测计划如火如荼,下一步将在月球远侧实现人类首次软
    嫦娥三号探测器,是中华人民共和国嫦娥工程二期中的一个探测器,是中国第一个月球软着陆的无人登月探测器。嫦娥三号探测器由月球软着陆探测器(简称着陆器)和月面巡视探测器组成。
    中国的月球探测计划如火如荼,下一步将在月球远侧实现人类首次软
    奔向月球:中国的长征五号火箭将用于执行月球采样及返回任务,继续扩展中国于2013年实现探测器登陆月球的科学成就。
     
      很多专家都在密切注视中国的太空计划,他们预测说,“嫦娥5号”月球探测器将会被搁置到2019年。计划搁置的原因是,需要花时间调查火箭发射失败的原因,对存在的问题进行整改也需要很多时间。专家认为,中国在具有足够信心进行类似于“嫦娥5号”的月球探测任务之前,将会至少再进行一次火箭发射测试。“在成功进行了1-2次火箭发射之后,中国才会发射嫦娥5号月球探测器。这是我的个人猜测,”肖龙教授说。
      虽然“嫦娥5号”月球探测计划出现了暂停,但这一情况并不意味着中国的月球探测计划将会在2018年搁置停顿。“嫦娥3号”的备用探测器——“嫦娥4号”仍然有可能会在2018年发射,可以使用未受长征五号火箭发射失败事故影响的其他型号火箭进行发射。
      “嫦娥4号”月球探测器同2013年的“嫦娥3号”月球探测器极为类似,但也存在重大区别:“嫦娥4号”月球探测器将在月球远侧实现人类的首次软着陆,这是其他国家都还未进行过的。该月球探测器在月球远侧的着陆地点位于地球的视线之外,不能通过无线电与地球进行通信,需要在月球轨道部署一颗中继通信卫星,这样才能够帮助“嫦娥4号”月球探测器实现与地球之间的专用通信。在中继通信卫星的帮助下,中国的月球登陆器将帮助人类揭开月球远侧的神秘面纱,目前人类对月球远侧的了解不多,只知道月球远侧较为缺乏大型的月海地貌。
      月海是月表上大面积暗黑色区域,实际上月海中一滴水都没有,而是由类似地球玄武岩的岩石组成的平原。月海约占月表总面积的17%。目前已经确定的月海有22个,绝大多数月海分布在月球正面。大多数月海都具有圆形封闭的特点,类似于地球上的盆地,大多被山脉所包围。
      中国国家航天局秘书长田玉龙并未在国际宇航大会上明确表示“嫦娥4号”月球探测器的具体发射时间,他只是说,“嫦娥4号”及“嫦娥5号”月球探测器的发射时间表将会有所调整。但肖龙教授表示,他相信月球远侧任务所需要的通信中继卫星将会于2018年中期进行发射,之后,“嫦娥4号”月球探测器将会携带小型月球车于2018年晚些时候进行发射。
      无论“嫦娥5号”月球探测器何时发射,中国的月球探测计划将不会以“嫦娥5号”作为终点。中国正在研发着各种备用轨道飞行器以及登陆器,其中就包括了作为备用采样及返回航天器的“嫦娥6号”月球探测器,“嫦娥6号”也将于更晚一点的时间进行发射。
      肖龙教授说,“嫦娥6号”月球探测器有可能会对月球的极地地区进行探测,科学家及人类未来登月计划的制定者均对月球极地地区很感兴趣。由于月球的轴向倾斜较小,月球极地附近的环形山,包括位于月球远侧的巨型南极——艾托肯盆地中的环形山,这些环形山地区将会永远处在阴影之中。
      这些地区的温度极低,能够以冰冻形式永久保存水分,过去的一些月球探测任务发现了很多强有力的证据,证实在这些环形山中存在着水分。如果将来人类成功实现了载人登陆月球,这些水分将能够用于支持人类在月球生存,也能够将水分用作燃料,具体形式是将水分解成为氢气和氧气。
      即便是“嫦娥6号”月球探测器着陆于月球的其他地区,或是该探测器未能发射,中国也仍然计划于本世纪二十年代对月球的极地地区进行详细探测研究。肖龙教授说,中国的月球探测工程包括了三个阶段的任务,将对月球实现登陆及采样返回任务,还将对月球的极地地区进行探测及研究。
     
    中国并不是唯一一个对月球极地地区感兴趣的国家。
      俄罗斯计划从2019年至2024年发射一系列的4次月球探测任务,对月球极地地区开展登陆及采样返回任务。美国国家航空航天局(NASA)也正在研发“资源勘探者号”月球探测车,该月球探测车设计用于探测确定处于阴影之中的环形山是否存在冰冻形式的水分,并研究开采这些月球水分的难度有多大。按照当前的计划,该任务探测器将于本世纪二十年代早期进行发射。
      中国的长期月球探测计划还包括了载人月球登陆任务,但目前还未公布更多的详细信息。“中国的目标是,在月球上建立研究基地,”肖龙教授说:“具体时间大约是2025年-2050年。”
    中国的月球探测计划如火如荼,下一步将在月球远侧实现人类首次软
    随着中国新一代运载火箭长征六号、长征七号,特别是长征五号的出现,中国火箭的形象迎来了全新的发展和变化。
     
      美国的一位重要月球科学家对中国的整体月球探测计划提出了支持性意见。“中国的月球探测计划极为扎实,”布朗大学的詹姆斯•黑德说。詹姆斯•黑德从阿波罗计划开始,就一直在参与月球探测任务。
      詹姆斯•黑德最近到中国进行了参观访问,中国对于月球探测计划的坚定决心给他留下了深刻印象。“中国的探月计划令人极为激动,”他说:“在过去的岁月中,中国并不拥有重量级的月球及行星科学学术团体,但近十年以来,中国的月球及行星科学正在较快地发展着。”
    在月球探索方面,中国不仅饱含浓厚兴趣,也具备雄厚实力,这就为月球探测的国际合作创造了机遇。事实上,中国政府也表示乐于参与月球探测的国际合作计划:“嫦娥4号”月球探测器的登陆器上,有四件科学设备来自于其他国家,分别是德国、荷兰、沙特阿拉伯及瑞典。但是,因为美国法律的限制,美国及中国之间的太空合作存在一些复杂的障碍。美国国会于2011年4月批准通过的太空拨款法案中,有两个条款禁止美国同中国进行太空合作,美国宇航局和白宫科技办公室“不得使用联邦资金同中国或中国所属公司就太空项目进行任何方式的合作或协调”,“禁止宇航局接待任何来自中国官方的访问人员”。在过去数年的国会法案中,也包括了上述限制性条款。美国国会还规定,未经国会提前批准,美国的航空航天部门不得与中国进行合作。国会的部分成员担心,如果NASA与中国进行国际合作,将会发生知识产权以及其他方面的安全风险。
     
    国会的限制性规定只是中美太空合作工作中存在的障碍之一。
      布朗大学的詹姆斯•黑德还邀请中国月球和空间探测工程中心副主任于国斌出席在得克萨斯州举行的月球与行星科学大会,并在研讨会上做关于中国开发月球和火星计划的主题演讲。于国斌经过中国政府审批同意后接受了詹姆斯•黑德的邀请,于国斌被授权允许在此次研讨会上提供中国月球和火星发送计划的“重要更新”内容。然而,美国驻华大使馆却拒绝向于国斌发放赴美签证。詹姆斯•黑德说,美国驻华大使馆尚未向于国斌说明拒签原因。不过,来自中国高校、科研院所的其他约20位科学家没被拒签。美国电气电子工程师学会旗舰出版物《IEEE Spectrum》期刊杂志社也向美国驻华大使馆进行了询问,但该使馆拒绝说明于国斌的拒签原因。
      詹姆斯•黑德说,美国与中国合作开展月球探测计划能够获得不少益处,这些益处要重于任何想象中的安全风险。“我曾经参与了美国与原苏联、与俄罗斯的太空合作计划,时间长达45年之久,所有的参与人员在合作工作中,都必须非常谨慎,特别是在技术转移及其他国家安全问题方面,”他说:“但是,通过与原苏联、与俄罗斯合作及协作,美国还是得到了很多收获。”
      詹姆斯•黑德很有信心地认为,中国及美国最终将在月球的机器人探测计划以及载人登月计划中实现更为紧密的合作关系。“如果我们未能着重强调,月球探测计划是一项需要进行国际合作的人类科学研究,那么,将来我们就会发现自己犯下了玩忽职守的过失,”詹姆斯•黑德说:“我们能够从月球探测任务中获得很多知识,如果这些科学知识可以共享,对美国、对中国,都是一件好事情。”