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探月无止境 “嫦娥”继续飞
2019年01月17日  作者:光明网   编辑:chunchun   审核:刘纯  版面:B3

  1月14日,国新办就探月工程嫦娥四号任务有关情况举行发布会。国家航天局副局长、探月工程副总指挥吴艳华在发布会上一口气用了6个“首次”来概括嫦娥四号任务的创新:首次实现月球背面软着陆与巡视探测,首次实现月球背面与地球的中继测控通信,首次实现在月球背面着陆器和月球轨道微卫星的甚低频科学探测,运载火箭多窗口、窄宽度发射和入轨精度达到国际先进水平,首次进行超地月距离的激光测距技术试验,首次在月面开展生物科普展示,首次开展国际合作载荷搭载和联合探测。

  如此多的创新,让大家对嫦娥四号在月背上即将开展的工作充满了期待,对中国接下来的探月工程与深空探测充满了期待。“以嫦娥四号任务圆满成功为标志,我国探月工程四期和深空探测工程全面拉开序幕。”吴艳华说。

  嫦娥四号将在月球背面做什么?探月工程后续还有什么计划?针对这些问题,吴艳华以及国家航天局秘书长、新闻发言人李国平,探月工程总设计师吴伟仁,嫦娥四号任务探测器总设计师孙泽洲做了解答。

“玉兔二号动得越多越好”

  1月3日,经过约38万公里26天的飞行,嫦娥四号探测器成功在月背着陆。着陆后,嫦娥四号开始探测工作。其中,着陆器在原地探测,巡视器(玉兔二号)则开始在月背行走,进行巡视探测。

  月球背面的地形起伏剧烈,布满了大大小小的撞击坑。“在这样复杂的地形上进行巡视,有很大的难度。”孙泽洲说,科研人员从两个方面来解决这个问题:第一,精细化的规划,通过对巡视器感知的图像进行精确的地面恢复,制定更为合理的行走路线,力争找到一些相对安全的区域作为行走的路线;第二,充分发挥巡视器的能力,巡视器能够自主避障,遇到障碍会停下来,自主进行新的路径规划。此外,巡视器对于跃障和爬坡应该有比较强的适应能力。“从目前掌握的着陆区周围的地形来看,应该说还没有我们不能逾越的障碍。”他说。

  吴伟仁介绍,根据目前了解到的地形地貌,玉兔二号准备先往南,然后再往西,再往北方走。“这一路坑稍微少一点,障碍少一点,我们准备往这个方向进行巡视探测。”

  公众对开启探险之旅的玉兔二号的状态和动向非常关心。据吴艳华透露,玉兔二号现在正在“休息”“睡觉”。因为1月12日已进入月夜时间,所以玉兔二号在14天后进入月昼后才开始工作唤醒,继续进行巡视探测。“玉兔二号是要活动的,动得越多越好,利于继续开展巡视探测。”他说。

开展三类科学探测

  目前,嫦娥四号着陆器、巡视器、中继星状态良好,工程任务转入科学探测阶段。

  吴伟仁介绍,嫦娥四号主要开展三类科学内容的探测。第一类是关于着陆区的地形地貌。“过去我们都是通过遥感,在一百公里甚至几百公里的轨道上探测,看到的是地形地貌的大概模样,这次我们则是身临其境。”他说,通过在月球背面的行走,我们还可以获得月球背面第一张地质剖面图,探测到一百米到两百米深月球内部的地质构造、分层,研究月球背面地质的起源、形成,以及月球年龄等。

  第二类探测内容主要是月球周围的空间环境,包括宇宙辐射、太阳辐射、太阳耀斑的爆发对月球空间的影响。第三类探测内容主要是月球的物质成分,通过配置的多台科学载荷,对月球背面的物质成分到底是怎么组成的进行初步探测和研究。

  “这些成果的取得最后都会是原创性,因为过去从来没有人去过,这些成果会在国内外产生重大的影响。”吴伟仁说。

  嫦娥四号是人类首次在月球背面进行科学探测,在期待科学探测结果的同时,很多人对此次任务本身的成本投入也很感兴趣。对此,吴艳华表示,嫦娥四号探测器本来是嫦娥三号的备份,在进行此次任务前进行了重新论证和规划。“经过论证,按照月球背面探测的新目标实施这次任务,花的钱不多,形象地说,可能跟我们修一公里的地铁也差不多。”

与各国共享科学数据

  坚持对外开放合作是中国航天的一贯宗旨,嫦娥四号任务亦是如此。嫦娥四号配置了13台载荷,其中包括与德国、瑞典、荷兰、沙特合作的4台科学载荷。中国将与这些载荷的研制单位一起组建国际科学家团队,共同开展对这些载荷所获取数据的科学研究工作。此外,嫦娥四号还配置了9台中国自主研制的科学载荷。“中国愿意同各国航天机构、科研院所以及空间探测爱好者分享我们这些载荷所获取的科学数据。”李国平说。

  除了数据共享、共同研究,嫦娥四号任务还有不少国际合作的元素。我国在南美建设的阿根廷深空站参加了测控任务,与俄罗斯合作的同位素热源将保障嫦娥四号探测器安全度过月夜,与欧空局在深空测控方面相互支持。中美双方也开展了积极合作,利用正在月球轨道上运行的美国月球观测卫星(LRO)对嫦娥四号探测器进行观测。

  与美国的此次合作就是一个很典型的例子。“美国NASA跟我们提出,希望利用LRO来观测嫦娥四号着陆时月尘信息,供科学家研究。”吴艳华说,双方科学家进行了密切沟通,美方将其卫星有关信息告诉中方,中方也及时把嫦娥四号着陆经纬度、着陆时间告诉美方。后来LRO对嫦娥四号进行了监测,美国NASA也在网上公布了有关照片。“这个合作是科学家共同的愿望,因为监测的数据,无论探月也好、深空也好,都是为探索宇宙奥秘。”

  李国平表示,中国国家航天局欢迎各国同行参与到中国后续的探月工程和深空探测工程,包括联合研制、载荷搭载、共同开展科学研究等多种方式。特别是即将启动的在月球南极着陆任务,我们将向国际社会在轨道器和着陆器上分别提供10千克的载荷搭载机会。另外,我们的“鹊桥号”中继星还有3到5年的寿命,欢迎国际社会利用“鹊桥号”继续开展科学研究工作。

探索载人登月与建立月球基地

  根据部署,我国探月工程到2020年前将实现“绕、落、回”三步走目标。吴艳华介绍,最后一步“回”,将以今年年底左右实施的嫦娥五号月面采样返回任务为标准,届时三步走任务将全部完成,探月工程开始进入新的阶段。以嫦娥四号任务圆满成功为标志,我国探月工程四期和深空探测工程全面拉开序幕。

  探月工程新的序幕已经开启,很多人很好奇中国的载人登月计划是否愈来愈近。对此,吴艳华表示,我们目前的探月任务都是无人探月或者说机器人探月,未来肯定不会止步于此。“关于载人登月,中国组织科学家在抓紧研究。但目前都在研究当中,还未到决策阶段。”

  吴艳华表示,国家航天局正在组织国内专家对后续规划进行论证,目前基本明确在嫦娥五号任务之后的三次任务,包括嫦娥六号、嫦娥七号和嫦娥八号。嫦娥六号计划在月球南极进行采样返回,到底是月背还是正面,要根据嫦娥五号的采样情况来确定。嫦娥七号是在月球南极一次综合探测,包括对月球的地形地貌、物质成分、空间环境等进行一次综合探测。嫦娥八号除了继续进行科学探测试验以外,还要进行一些关键技术的月面试验。

  “中国、美国、俄罗斯和欧洲等一些国家和地区都在论证,要不要在月球建立一个科研基地,或者科研站。比如能否采用3D打印技术,在月亮上利用月壤建房子等。”吴艳华透露,我们将通过嫦娥八号验证部分技术,为以后各国一起共同建立月球科研基地,做一些前期探索。

月球上的未来规划

  吴伟仁还放出一个重磅消息:计划在未来,能够在月球南极建立月球科研基地。

  吴伟仁表示,中国探月工程,分为绕、落、回三步。2007年发射的嫦娥一号和2010年发射的嫦娥二号绕月卫星,执行的就是“绕”的任务。2013年发射的嫦娥三号和本次的嫦娥四号,执行的就是“落”的任务。而即将到来的嫦娥五号探测器,将执行“回”的任务。它将像嫦娥四号一样,通过绕月飞行,着陆在月球后,采集约2公斤左右的月球土壤、岩石的样本,并带回地球。几代嫦娥探测器,一步一个脚印地走在既定的绕、落、回征途上,而这一切的努力,都是在为一个终极目标铺平道路,那就是在月球南极,建立月球科研基地!

  月球没有大气层为其保温,昼夜温差极大,白天最高温度可达到160℃,而夜晚则会下降到-180℃,短时间内的巨大的温度落差会加速探测仪器老化,使其出现工作不稳定,甚至瘫痪的情况。而月球南极和地球一样,存在极昼和极夜现象,这就意味着,那里有些地方一年有180多天的光照,且阳光不会垂直照射。相对平和的温度变化,有利于延长探测仪器的寿命,保障探测仪器的正常工作。

  而且,月球南极有许多较深的陨石撞击坑,由于坑洞太深,阳光入射角度又很低,有很多常年无法被阳光照射到的地方。前期的探测表明,这些地方很可能有水冰存在,这意味着宇航员可以依靠这些水冰在月球生活。

  鉴于这些因素,选址月球南极,建立长期无人值守、短期有人照料的科研基地,已经搬上议事日程。吴伟仁说:“我们目前正在论证探月四期工程,后续还将开展无人探测,准备在月球南极着陆。”

  我国还计划在2030年前后,研制出起飞质量约4000吨、直径10米的重型运载火箭,实现火星采样返回,并把中国宇航员人送上月球。探月工程是中国由航天大国向航天强国迈进的标志性工程,嫦娥家族后续任务将更加惊心动魄,我们期待着中国探月工程在未来谱写出更加华美壮丽的乐章!

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