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中国探月工程

2004年,中国正式开展月球探测工程,并命名为“嫦娥工程”。嫦娥工程分为“无人月球探测”“载人登月”和“建立月球基地”三个阶段。2007年10月24日18时05分,“嫦娥一号”成功发射升空,在圆满完成各项使命后,于2009年按预定计划受控撞月。2010年10月1日18时57分57秒“嫦娥二号”顺利发射 ,也已圆满并超额完成各项既定任务。2012年9月19日,月球探测工程首席科学家欧阳自远表示,探月工程已经完成嫦娥三号卫星和玉兔号月球车的月面勘测任务。嫦娥四号是嫦娥三号的备份星。嫦娥五号主要科学目标包括对着陆区的现场调查和分析,以及月球样品返回地球以后的分析与研究。

中国人的探月工程,为人类和平使用月球做出了新的贡献。

2019年1月14日,国家航天局副局长、探月工程副总指挥吴艳华表示,2019年年底前后将发射嫦娥五号。

发射人造地球卫星、载人航天和深空探测是人类航天活动的三大领域。重返月球,开发月球资源,建立月球基地已成为世界航天活动的必然趋势和竞争热点。开展月球探测工作是我国迈出航天深空探测第一步的重大举措。实现月球探测将是我国航天深空探测零的突破。月球已成为未来航天大国争夺战略资源的焦点。月球具有可供人类开发和利用的各种独特资源,月球上特有的矿产和能源,是对地球资源的重要补充和储备,将对人类社会的可持续发展产生深远影响。中国探月是我国自主对月球的探索和观察,又叫做嫦娥工程。国务院正式批准绕月探测工程立项后,绕月探测工程领导小组将工程命名为“嫦娥工程”、将第一颗绕月卫星命名为“嫦娥一号”。“嫦娥一号”卫星由中国空间技术研究院承担研制,主要用于获取月球表面三维影像、分析月球表面有关物质元素的分布特点、探测月壤厚度、探测地月空间环境等。 嫦娥四号是嫦娥三号的备份星。而根据中国探月工程“绕”、“落”、“回”三步走战略。 并计划在月球建立研究基地。

1、获取月球表面三维影像。划分月球表面的基本地貌构造单元,初步编制月球地质与构造纲要图,为后续优选软着陆提供参考依据。

2、分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点。对月球表面有用元素进行探测,初步编制各元素的月面分布图。

3、探测月壤特性。探测并评估月球表面月壤层的厚度、月壤中氦-3的资源量。

4、探测地月空间环境。记录原始太阳风数据,研究太阳活动对地月空间环境的影响。

国防科学技术工业委员会副主任、国家航天局局长、绕月探测工程总指挥栾恩杰介绍,由月球探测卫星、运载火箭、发射场、测控和地面应用等五大系统组成的绕月探测工程系统届时将实现以下五项工程目标:

⊙ 研制和发射我国第一个月球探测卫星;

⊙ 初步掌握绕月探测基本技术;

⊙ 首次开展月球科学探测;

⊙ 初步构建月球探测航天工程系统;

⊙ 为月球探测后续工程积累经验。

月球探测三期工程主要包括以下5个科学目标:

1. 探测区月貌与月质背景的调查与研究

利用着陆器机器人携带的原位探测分析仪器,获取探测区形貌信息,实测月表选定区域的矿物化学成分和物理特性,分析探测区月质构造背景,为样品研究提供系统的区域背景资料,并建立起实验室数据与月表就位探测数据之间的联系,深化和扩展月球探测数据的研究。探测区月貌与月质背景的调查与研究任务主要内容包括:

1)探测区的月表形貌探测与月质构造分析;

2)探测区的月壤特性、结构与厚度以及月球岩石层浅部(1~3 km )的结构探测;

3)探测区矿物/化学组成的就位分析。

2. 月壤和月岩样品的采集并返回地面

月球表面覆盖了一层月壤。月壤包含了各种月球岩石和矿物碎屑,并记录了月表遭受撞击和太阳活动历史;月球岩石和矿物是研究月球资源、物质组成与形成演化的主要信息来源。采集月壤剖面样品和月球岩石样品,对月表资源调查、月球物质组成、月球物理研究和月球表面过程及太阳活动历史等方面都具有重要意义。月壤岩芯明岩样品的采集并返回地面的任务主要内容包括:

1)在区域形貌和月质学调查的基础上,利用着陆器上的钻孔采样装置钻取月壤岩芯;

2)利用着陆器上的机械臂采集月岩/月壤样品;

3)在现场成分分析的基础上,采样装置选择采集月球样品;

4) 着陆器和月球车都进行选择性采样,月球车可在更多区域选择采集多类型样品,最后送回返回舱。

3. 月壤与月岩样品的实验室系统研究与某些重要资源利用前景的评估

月壤与月岩样品的实验室系统研究与某些重要资源利用前景的评估任务主要内容包括:

1)对返回地球的月球样品,组织全国各相关领域的实验室进行系统研究,如物质成分(岩石、矿物、化学组成、微量元素、同位素与年龄测定)、物理性质(力学、电学、光学、声学、磁学等)、材料科学、核科学等相关学科的实验室分析研究;

2)月球蕴含丰富的能源和矿产资源,进行重要资源利用前景的的评估,是人类利用月球资源的前导性工作,可以为月球资源的开发利用以及人类未来月球基地建设进行必要的准备;根据月球蕴含资源的特征,测定月球样品中He-3、H 、钛铁矿等重要资源的含量,研究其赋存形式;

3)开展He-3等太阳风粒子的吸附机理和钛铁矿富集成矿的成因机理研究;

4)开展He-3 、H 等气体资源提取的实验室模拟研究。

4. 月壤和月壳的形成与演化研究

月壤的形成是月球表面最重要的过程之一,是研究大时间尺度太阳活动的窗口。月球演化在31 亿年前基本停止,因此月表岩石和矿物的形成与演化可反映月壳早期发展历史;月球表面撞击坑的大小、分布、密度与年龄记录了小天体撞击月球的完整历史,是对比研究地球早期演化和灾变事件的最佳信息载体。

5. 月基空间环境和空间天气探测

太阳活动是诱发空间环境与空间天气变化的主要因素,对人类的航天等活动有重大影响。在月球探测三期工程中空间环境与空间天气探测包括以下内容:

1)空间环境探测器

记录宇宙线、太阳高能粒子和低能粒子的通量和能谱,分析与研究太阳活动和地月空间环境的变化;探测太阳风的成分与通量,为月壤成熟度和氦-3 资源量的估算提供依据。

2)甚低频射电观测

在月面安置由两个天线单元组成的甚低频干涉观测阵,长期进行太阳和行星际空间的成图和时变研究,建立世界上第一个能够观测甚低频电磁辐射的长久设施。

中国航天科技工作者早在1994年就进行了探月活动必要性和可行性研究,1996年完成了探月卫星的技术方案研究,1998年完成了卫星关键技术研究,以后又开展了深化论证工作。经过10年的酝酿,最终确定中国整个探月工程分为“绕”、“落”、“回”3个阶段。

第一步为“绕”,即发射我国第一颗月球探测卫星,突破至地外天体的飞行技术,实现月球探测卫星绕月飞行,通过遥感探测,获取月球表面三维影像,探测月球表面有用元素含量和物质类型,探测月壤特性,并在月球探测卫星奔月飞行过程中探测地月空间环境。第一颗月球探测卫星“嫦娥一号”已于2007年10月24日发射。

第二步为“落”,时间定为2013年下半年。即发射月球软着陆器,突破地外天体的着陆技术,并携带月球巡视勘察器,进行月球软着陆和自动巡视勘测,探测着陆区的地形地貌、地质构造、岩石的化学与矿物成分和月表的环境,进行月岩的现场探测和采样分析,进行日-地-月空间环境监测与月基天文观测。具体方案是用安全降落在月面上的巡视车、自动机器人探测着陆区岩石与矿物成分,测定着陆点的热流和周围环境,进行高分辨率摄影和月岩的现场探测或采样分析,为以后建立月球基地的选址提供月面的化学与物理参数。

第三步为“回”,时间在在2014至2020年之间。即发射月球软着陆器,突破自地外天体返回地球的技术,进行月球样品自动取样并返回地球,在地球上对取样进行分析研究,深化对地月系统的起源和演化的认识。目标是月面巡视勘察与采样返回。

绕月探测工程是我国月球探测的第一期工程,即研制和发射第一颗月球探测卫星。该星将环绕月球运行,并将获得的探测数据资料传回地面。该工程由探月卫星、运载火箭、发射场、测控和地面应用五大系统组成。现已确定探月卫星主要利用“东方红三号”卫星平台,运载火箭采用“长征三号甲”火箭,发射场选用西昌卫星发射中心,探测系统利用现有航天测控网,地面应用系统由中国科学院负责开发。

具体计划是,“长征三号甲”火箭从西昌发射中心起飞,将“嫦娥一号”卫星送入地球同步转移轨道后实现星箭分离,卫星最后进入环绕月球南、北极的圆形轨道运行,并对月球进行探测,轨道距离月面的高度为200公里。

设计寿命为1年的“嫦娥一号”卫星,携带立体相机、成像光谱仪、激光高度计、微波辐射计、太阳宇宙射线检测器和低能离子探测器等多种科学仪器,对月球进行探测。它在环月飞行执行任务期间,主要获取月面的三维影像,分析月面有用元素含量和物质类型的分布特点,探测月球土壤厚度,检测地月空间环境。其中前3项是国外没有进行过的项目,第4项是我国首次获取8万公里以外的空间环境参数。此外,美国曾对月球上的5种资源进行探测,我国将探测14种,其中重要的目标是月球上的氦3资源。氦3是一种安全高效而又清洁无污染的重要燃料,据统计,月球上的氦3可以满足人类1万年以上的供电需求。月球土壤中的氦3含量可达500万吨。

嫦娥工程是一个完全自主创新的工程,也是我国实施的第一次探月活动。工程自2004年1月立项,2007年10月24日在西昌卫星发射中心成功发射升空。月球探测是一项非常复杂并具高风险的工程,到目前为止,人类共发射月球探测器122次,成功59次,成功率为48%。中国长征三号甲运载火箭的成功率为100%。

中国探月工程首席工程师欧阳自远;

月球探测工程中心副主任郝希凡;

中国绕月探测工程测控通信指挥部部长朱民才;

卫星系统总指挥、总设计师叶培建,副总设计师孙泽洲、孙辉先;

长征三号甲运载火箭副总指挥金志强;

长征三号甲运载火箭总体主任设计师 陈闽慷;

长征三号甲运载火箭总体副主任设计师 刘建忠;

地面应用系统总设计师李春;

绕月探测工程地面应用系统总设计师 副总指挥 李春来;

绕月探测工程地面应用系统 副总设计师 张洪波;

“嫦娥一号”卫星副总设计师 有效载荷总设计师 孙辉先;

“嫦娥一号”卫星有效载荷总指挥 吴季;

巡视器总体主管设计师温博(女);

测控数传分系统主管设计师张婷(女);

天线分系统主管设计师战榆莉(女);

供陪电分系统主管设计师陈燕(女);

中国绕月探测工程测控系统副总设计师董光亮等。

嫦娥一号的运载火箭长征3A火箭共执行过14次发射任务,成功率为百分之百!

中国计划在2007年发射第一颗月球探测卫星,这是中国深空探测的第一步。中国月球探测项目的科学目标为:获取月球表面三维立体影像;分析月球表面有用元素及物质类型的含量和分布;测量月壤厚度和评估氦-3资源量;以及地-月空间环境探测。

为完成上述科学目标,探月一号卫星将安装五种科学探测有效载荷设备。包括CCD立体相机和干涉成像光谱仪;激光高度计;微波探测仪;γ/X射线谱仪和空间环境探测系统。为了采集、存储、处理、和传输有效载荷的科学数据,还专门设计了一套有效载荷数据管理系统。

CCD立体相机和激光高度计共同完成第一个科学目标,即获取月球表面三维立体影像;干涉成像光谱仪和γ/X射线谱仪完成第二个科学目标,即分析月球表面有用元素及物质类型的含量和分布;微波探测仪完成第三个科学目标,即测量月壤厚度和评估氦-3资源量;空间环境探测完成第四个科学目标,即地-月空间环境探测。

立体相机和干涉成像光谱仪

立体相机由光学系统、支撑光学系统的结构件、CCD平面阵列以及相应的信号处理子系统组成。卫星飞行时,三个平行的CCD线阵可以获取月球表面同一目标星下点、前视、后视三幅二维原始数据图像,经三维重构后,再现月表三维立体影像。

干涉成像光谱仪用以获取月球表面多光谱图像。它包括三个主要的光学子系统:Sagnac干涉计、傅立叶变换透镜和柱形透镜。

激光高度计系统

激光高度计系统用于测量卫星到月表星下点间的距离,激光高度计系统由激光发射器及接收器两大部分组成,其中的激光发射器用于发射激光脉冲到月球表面,接收器用于接收被后向散射的激光脉冲,激光脉冲的往返时间给出了卫星到月表的距离信息。

γ/X射线谱仪

γ/X射线谱仪用以测量月球表面元素的种类和丰度。

月球表面物质的原子或原子核受到宇宙线粒子的轰击而激发,会产生特征的X射线和γ射线;一些天然放射性元素可以自己发射核γ射线,不同的元素可释放不同能量的特征γ谱线。通过γ射线谱仪测量这些特征γ谱线的能量和通量,科学家可以推导出月表元素的种类和丰富程度。

作为月面成份研究,γ射线谱仪和X射线谱仪的测量结果可以很好地互相补充。

微波探测仪

微波探测仪是嫦娥一号卫星有效载荷之一,设计成多频段微波辐射计。微波探测仪的科学目标是利用微波信号对月球表面物质的穿透传播特性,从表征月球物质微波辐射的亮温数据中,获取月球月壤的厚度信息;获得月球黑夜的微波遥感信息和获得月球两极的微波遥感信息。利用微波辐射计对月球探测在国际上尚属首次。月球微波遥感信息的获取和月壤信息的反演将大大丰富人类对月球的认识。

空间环境探测系统

空间环境探测系统包括太阳高能粒子探测器和两台太阳风离子探测器。太阳高能粒子探测器用以分析地月空间和绕月空间环境的质子、电子和重离子。高能离子探测器包括传感器和信号处理子系统。两台太阳风离子探测器用以分析地--月和月球空间环境的太阳风中的低能离子。太阳风离子探测器的传感器由准直器、静电分析器和微通道板组成。

载荷数据管理系统(PDMS)

有效载荷数据管理系统(PDMS)是一个基于1553B总线的分布式系统,系统由总线控制器(BC)、大容量存储器(SSR)、高速复接器(HRM)、远置终端(RT)及载荷配电器(PPD)组成。大多数有效载荷通过1553B总线实现与PDMS间的通讯,激光高度计和空间环境监测系统则被连接到了RT上。载荷的科学数据和工程参数可由PDMS通过1553B总线获取并存储到SSR中。当卫星在地面站可接收范围内时,所存储的数据及实时数据将由HRM根据CCSDS 标准组装为编码的虚拟信道数据单元(CVCDU)串行序列,然后下行到地面。PDMS是一个灵活、高效的系统,如果任务中某个载荷停止了探测,则其它载荷可分享其存储及传输资源。

2007年9月16日,探月卫星“嫦娥一号”进入了位于中国西南的“西昌卫星发射中心”。西昌卫星发射中心(XSLC):又称“西昌卫星城”,始建于1970年,隶属于中国人民解放军总装备部,是以主要承担地球同步轨道卫星的发射任务的航天发射基地,担负通信、广播、气象卫星等试验发射和应用发射任务。这里每年10月至次年5月是最佳发射季节。

西昌卫星发射中心从单一型号火箭发射到多种型号火箭发射,从发射国产卫星到承担国际商业发射,从发射地球同步卫星、极轨卫星到将要开展探月卫星发射。经过二十多年“长征”洗礼的西昌卫星发射中心,如今已成为世界一流航天发射场。如今,长征三号甲运载火箭将在这里把“嫦娥一号”卫星送入月球,再次成为举世瞩目的耀眼“明星”。

发射能力

它是以主要承担地球同步轨道卫星的发射任务的航天发射基地,担负通信、广播、气象卫星等试验发射和应用发射任务。西昌卫星发射中心是中国目前对外开放中规模最大、设备技术最先进、承揽外星发射任务最多、具备发射多型号卫星能力的新型航天器发射场。发射中心拥有测试发射、指挥控制、跟踪测量、通信、气象、技术勤务保障等系统。发射场区的两个发射工位及技术测试中心、指挥控制中心等配套设施,能担负和完成多种型号的国内外卫星发射服务。在中国的三大卫星发射中心中,功能比较齐全,设备比较完善,既能发射采用低温推进剂的“长征三号”系列运载火箭,又能发射运载能力较大的捆绑火箭。

西昌卫星发射中心由总部、发射场(技术区和两个发射工位)、通信总站、指挥控制中心和三个跟踪测量站,以及其它一些相关的生活保障(医院、宾馆等)单位组成。发射场的地理坐标是28°14'42.11"N102°1'45.77"E。主要担负广播、通信和气象等地球同步轨道(GTO)卫星发射的组织指挥、测试发射、主动段测量、安全控制、数据处理、信息传递、气象保障、残骸回收、试验技术研究等任务。

地理位置

西昌卫星发射中心位于四川省凉山彝族自治州境内,中心总部设在四川省西昌市西北约60公里处的秀山丽水间,卫星发射场位于西昌市西北65公里处的大凉山峡谷腹地。卫星发射测试、指挥控制、跟踪测量、通信、气象、勤务保障六大系统的相应场区,都分散在峡谷之中的不同区域。自古人们在西昌能经常观赏到分外明亮皎洁的地球卫星--月亮,历来传为佳话,故西昌以“月城”的美称闻名海内。而今,又以发射人造地球卫星,服务于人类而声震环宇。她除了拥有“月城”、“小春城”、“攀西聚宝盆”和“黄金地带”等富有大自然美好情调的名字外,又增添了充满现代科学技术魅力的名称:“中国航天城”、“东方休斯敦”等。

发射历史

西昌卫星发射中心始建于1970年,于1982年交付使用,自1984年1月发射我国第一颗通信卫星以来,已发射国内外卫星28次。1985年10月,XSLC正式对外开放,承揽外星发射业务,接待了来自50多个国家和地区的技术交流、考察团体。先进可靠的设施和条件,为外星的发射提供了安全优质的服务。1984年以来,西昌卫星发射中心先后发射了17个颗国内外通讯卫星,这表明我国已是世界上几个重要的掌握商业发射能力与技术的国家之一,在世界航天城领域占有一席之地。随着西昌航天城建设的加速和西昌内陆开放城市的崛起及西昌青山机场国家一类航空口岸的设立,西昌卫星发射中心给许多参观者留下了美好的印象与回忆。

自1984年成功发射第一颗试验通讯卫星以来,截至2003年底,已先后成功组织了34次国内外卫星发射。1986年,西昌卫星发射场正式对外开放。发射中心于1983年建成,1984年以来发射过中国第一颗试验通信卫星、实用通信广播卫星及实用通信卫星,1990年又将美国制造的“亚洲1号”通信卫星送入地球同步转移轨道。2004年4月,“试验卫星一号”和“纳星一号”在西昌卫星发射中心顺利升空,是这个中心首次发射太阳同步轨道卫星,标志着这个中心的航天发射能力有了进一步提高,可以进行多射向、多轨道卫星的发射。截至2004年4月,中心拥有两个自成系统的发射工位,可以发射不同类型的长征运载火箭,既能将大吨位的卫星送入同步转移轨道,也能将小卫星送入太阳同步轨道。

“嫦娥一号”月球探测卫星于2007年10月24日在西昌卫星发射中心由“长征三号甲”运载火箭发射升空。运行在距月球表面200千米的圆形极轨道上执行科学探测任务。

北京时间2007年10月24日18时05分(UTC+8时)左右,嫦娥一号探测器从西昌卫星发射中心由长征三号甲运载火箭成功发射。卫星发射后,将用8天至9天时间完成调相轨道段、地月转移轨道段和环月轨道段飞行。经过8次变轨后,于2007年11月7日正式进入工作轨道。11月18日卫星转为对月定向姿态,11月20日开始传回探测数据。

2007年11月26日,中国国家航天局正式公布嫦娥一号卫星传回的第一幅月面图像。

2007年12月12日上午10时,庆祝我国首次月球探测工程圆满成功大会在北京人民大会堂举行。

2009年3月1日16时13分,嫦娥一号卫星在控制下成功撞击月球。为我国月球探测的一期工程,划上了圆满句号。

自上世纪六十年代起,世界各国共进行了超过100次探月任务,当中约有一半是成功的,从而取得大量有关月球的科学数据。作为中国首次探月的太空船,工程人员期望“嫦娥一号”不但在中国的远程卫星技术、探测地月间的太空环境等方面有所突破,并且能填补以往探月任务之不足。“嫦娥一号”探月任务有四大科学目标:

1.绘制全月球的三维立体地图

以往由於技术所限,大部分的月球地图都是平面的。先开始制作立体地图,但月球表面仍有不少地区尚未覆盖,尤其是月球两极地区,因为该处的日照角度非常低,难以拍摄成像。“嫦娥一号”将利用激光高度计配合立体相机,对月球作全面探测,从而获取覆盖全月面的地形图。了解月面的地形地貌,将有助研究月球地质构造的演化,为未来登月地点的选择提供有用的参考数据。

2.探测月球的物质成分

探测月球的化学元素和矿物含量与分布,对研究月球的形成和演化过程起著重要作用。以往由於只使用伽玛射线谱仪,故探测到的元素种类有限。透过配备了伽玛射线谱仪及X射线谱仪,“嫦娥一号”希望能够探测到钛和铁等14种元素,并编制全月面的含量分布图。“嫦娥一号”还会利用成像光谱仪,测定造岩矿物如橄榄石、辉石、斜长石等在月球表面的含量与分布情况。

3.探测月壤特性

由于月球几乎没有大气,太阳风粒子如氩、氖和氦3等可直接渗入月球土壤中。“嫦娥一号”将首次透过微波辐射,探测月壤的厚度,从而估算月壤中氦3的分布和含量。日后,氦3有可能成为一种既安全又清洁的新型核聚变燃料。

4.探测地球与月球间的太空环境

在太阳、地球与月球之间,由宇宙射线、太阳耀斑和日冕物质抛射等剧烈活动所产生的巨大能量和突然释出的物质,经常会对地球的磁场、电离层、卫星通讯、月面环境以至人类的健康构成影响。虽然美国等国家以往曾探测过地月间的太空环境,不过这方面的探测工作对中国而言尚属首次。“嫦娥一号”将利用高能粒子探测器和太阳风探测器,记录原始太阳风资料,及研究太阳活动对地月太空环境的影响。

北京时间2009年3月1日16时13分10秒,嫦娥一号卫星在北京航天飞行控制中心科技人员的精确控制下,准确落于月球东经52.36度、南纬1.50度的预定撞击点。至此,在经历了长达494天的飞行后,静谧、遥远的月球土地终于成为这位中国首个“月球使者”的生命归宿。而随着此次“受控撞月”的准确实施,中国探月一期工程也宣布完美落幕。

“嫦娥二号”主要任务是获得更清晰、更详细的月球表面影像数据和月球极区表面数据,因此卫星上搭载的CCD照相机的分辨率将更高,其他探测设备也将有所改进。为“嫦娥三号”实现月球软着陆进行部分关键技术试验,并对嫦娥三号着陆区进行高精度成像。

进一步探测月球表面元素分布、月壤厚度、地月空间环境等。

嫦娥二号卫星重量为2480公斤,其中燃料重量约1300公斤,七种科学探测设备重约140公斤。

发射嫦娥二号的长征三号丙运载火箭全长54.84米,起飞质量345吨,运载能力为3.8吨,嫦娥二号发射将是长征系列火箭的第131次飞行,2010年中国第10次航天发射。

中国探月工程显示图

火箭把嫦娥二号送入远地点高度接近38万公里的直接奔月轨道,而嫦娥一号的入轨点远地点高度只有约5100公里;

由于采用了不同的轨道设计,嫦娥二号约用5天即可到达月球,将嫦娥一号近14天的奔月时间大大缩短;

卫星环绕月球飞行的轨道高度为100公里,比嫦娥一号距月球近了100公里;

卫星上新研制的相机,能够将对月拍摄图像的分辨率从嫦娥一号的120米提高到10米左右;

嫦娥二号的设计寿命为半年,嫦娥一号的设计寿命是一年,实际寿命是494天,其中环月运行482天;

火箭系统和卫星系统共有8万多个元器件,在空中点火起爆的火工品达200多种。

2010年10月1日18时59分57秒,搭载着嫦娥二号卫星的长征三号丙运载火箭在西昌卫星发射中心点火发射。

2010年10月6日11:38“嫦娥二号”卫星490N发动机关机,完成 第一次近月制动成功。

2010年10月8日11点03分成功的完成了第二次近月制动。在近月点只有100公里,远月点1830多公里的轨道上运行。嫦娥二号绕月球一圈就只需要3.5小时了。

2010年10月27日21时45分,“嫦娥二号”卫星成功实现变轨,由100×100公里的工作轨道进入100×15公里的虹湾成像轨道。虽然这次控制的原理和三次近月制动类似,但风险更大。北京航天飞行控制中心总工程师助理宋军表示,最怕发动机点火时间过长,卫星撞到月球上去。

从2010年11月27日开始,“嫦娥二号”卫星上的CCD相机将为月球虹湾区进行拍照。照片会陆续传回。之后,“嫦娥二号”将进入长期管理阶段,它会完成一系列的科学探测任务。另外,在做好“嫦娥二号”后续工作的同时,部分科研工作者的工作重心也将转向“嫦娥三号”的研制开发。

2010年11月8日上午,国防科技工业局首次公布了嫦娥二号卫星传回的嫦娥三号预选着陆区月球虹湾地区的局部影像图。中共中央政治局常委、国务院总理温家宝出席仪式并为影像图片揭幕。

首次公布的月球虹湾地区局部影像图是一张黑白照片。据国防科技工业局有关负责人介绍,该影像成像时间为10月28日18时,是卫星距离月面大约18.7公里地方拍摄获取。影像图的传回,标志着嫦娥二号任务所确定的六个工程目标已经全部实现。这意味着探月工程二期“嫦娥二号”工程任务取得圆满成功。

嫦娥二号2010年10月1日成功升空,到公布图像已过去一个多月,而嫦娥二号的发射,其中最主要的一个任务就是对月球虹湾地区进行高清晰度的拍摄。而此次拍摄将为今后发射嫦娥三号卫星并实施着陆做好前期准备。

据悉,此次嫦娥二号携带的CCD相机分辨率提高很多,嫦娥一号是120米分辨率,而嫦娥二号在100公里圆轨道运行时分辨率优于10米,进入100公里×15公里的椭圆轨道时,其分辨率能达到1米,已超过了原先预定的1.5米的指标。据了解,将来嫦娥三号着陆器上也同样有CCD相机,届时它不光要拍照,还能根据图片自主避开着陆器在软着陆过程中不适于降落的地点,“临机决断”为着陆器选择适宜降落的平坦表面。

2012年9月19日,月球探测工程首席科学家、中国科学院院士欧阳自远在发展中国家科学院第23届院士大会上表示,我国探月工程正在为2013年“嫦娥三号”探测器“软”着陆月球做准备。

“嫦娥三号”任务是我国探月工程“绕、落、回”三步走中的第二步,也是承前启后的关键一步。它将实现我国航天器首次在地外天体软着陆,开展着陆器悬停、避障、降落及月面巡视勘察。“嫦娥三号”任务正样研制进展顺利,各项工作抓紧推进。

“稳稳当当地在月球表面实现‘软’着陆是一个难题。”欧阳自远说,“嫦娥一号”是撞月“硬”着陆。“嫦娥三号”是“软”着陆,不能使用降落伞。研究团队已计划在接近月球表面时首先利用反作用力缓冲,然后让“嫦娥三号”自由落体实现降落。

落地后随之而来的难题是抵御巨大的温差。月球上的一天相当于地球上一个月,夜晚温度最低时达到零下180多摄氏度,白天温度大都在100摄氏度以上。“这对电子元器件是一个巨大考验。”欧阳自远表示,探月工程团队已经有完备的计划,特别是将首次使用我国自主研制的原子能电池,抵御严寒、酷暑的考验。

欧阳自远还透露,“嫦娥三号”将采取定位探测与巡视探测相结合的方式。着陆器着陆后就不能移动了。它配备的多台照相机将对周围的地形地貌进行拍摄。月球车将在月球表面自主“行走”。

“‘嫦娥三号’将创造多个‘第一’。”欧阳自远说,它将第一次在月球安装月基天文望远镜。月球上没有大气,比在地球上观测效率要高得多。月球车上将首次配备360度全景相机、红外光谱仪和X射线谱仪。

欧阳自远表示,我国有望在2017年实现月球采样与返回,对登陆地点附近区域的月球表面资料进行更详细的收集,从而完成无人探月工程“绕、落、回”三个探测阶段,为下一步载人探月奠定基础。

中国月球探测分为三个阶段,即无人月球探测、载人登月探测和人类在月球短暂驻留的月球基地建设。正在进行无人月球探测。按照“绕、落、回”三步走计划,中国已经圆满完成了卫星绕月飞行任务,2013年将发射“嫦娥三号”探测器,实现着陆器与月球车软着陆。

“‘嫦娥三号’着陆器上安装了天文望远镜和极紫外相机,这是我们自己的特色。”欧阳自远说,月球上没有大气活动,没有各种污染,望远镜的分辨率很高,这是人类第一次在月球上观测天文;极紫外相机将探测地球等离子体层的变化特点,提高中国空间环境监测和预报能力。此外,在月球车底部安装了一个雷达,可以探测月球车巡视路线上100米深度的月壤层结构,希望获得一些新的探测成果。

在回答何时“载人登月”时,欧阳自远说,尚没有时间表和明确的、精细的路线图。“我们正在积极地做各种准备,力争尽快推进中国载人登月探测计划。”

2013年8月28日,中国国家国防科技工业局对外宣布,探月工程重大专项领导小组当天召开第十一次会议暨嫦娥三号任务进场动员会,审议批准了嫦娥三号任务由研制建设阶段转入发射实施阶段。嫦娥三号探测器已于2013年12月2日凌晨1:30分在四川省西昌卫星发射中心发射。

据中央电视台报道,经发射场区指挥部决定,“嫦娥三号”探测器将于2013年12月2日1时30分,在西昌卫星发射中心发射。“嫦娥三号”将携“玉兔号”月球车首次实现月球软着落和月面巡视勘察,并开展月表形貌与地质构造调查等科学探测。2013年9月11日嫦娥三号乘飞机转运,于12日10时抵西昌发射场。嫦娥三号已于12月2日1时30分由长征三号乙运载火箭从西昌卫星发射中心发射。它将携带中国的第一艘月球车,并实现中国首次月面软着陆。2013年11月26日月球车正式命名为玉兔号。2013年12月2日1时30分,嫦娥三号月球探测器由长征三号乙运载火箭从西昌卫星发射中心发射,2013年12月14日成功软着陆于月球雨海西北部,登月任务获得成功。

嫦娥三号”月球探测器自2013年12月成功着陆月球之后,已经在月球停留超过两年半时间,创下在月球表面工作时间最长的世界纪录。截至2016年07月31日,“嫦娥三号”获得的大量数据已经形成了丰硕的科研成果,其中多项都属于世界首次,并得到了国际同行的认可。

一共有8个科学设备

据介绍,“嫦娥三号”上一共有8个科学设备,按照功能可以分为三类:

第一类用来观察月球,主要设备包括全景相机、地形地貌相机、测月雷达等;

第二类是用来观测宇宙,主要由月基光学望远镜承担;

还有一类是观察地球周围的等离子层,也就是极紫外相机。

在这其中很多科学设备都是第一次使用。

完成首幅月球地质剖面图

为了更好了解月球,“嫦娥三号”首次使用了一台新研制的测月雷达,利用它“嫦娥三号”完成了首幅月球地质剖面图,展现了月球表面以下330米深度的地质结构特征和演化过程,并发现了一种全新的岩石月球玄武岩。通过这些数据,可以了解月球从形成到现在的演变历史。

完成首次天体普查

在观测太空方面,“嫦娥三号”上首次使用了一台光学望远镜,它就像是“嫦娥三号”着陆器的一双眼睛。由于月球没有大气层,相当于一个没有云层的“透明”球体,所以在抬头仰望太空的时候,就不会受到云层的干扰。这样一来,就可以把“目光”投向任何一片天空。

此外,由于月球转动周期相对较慢,为观测同一个天体的变化情况提供了便利。于是科学家利用月基光学望远镜,给月球北极上方区域的天体做了一次科学普查。

中科院国家天文台研究员魏建彦表示,这相当于人类的人口普查一样,它是人类历史上在紫外波段的第一次“巡天”。以后,天文学家在历史上可以不断用它做对比研究。

首次证明月球没有水

长期以来,人们一直好奇月球上到底有没有水。对于这个问题,月基光学望远镜给出的答案是:没有。

中科院国家天文台研究员魏建彦称:“我们测量了月球地表层以上水的含量,得到了有史以来最低的一个测量值,这个测量值符合预期。”这是首次明确证明月球上没有水。

首次获得地球等离子体层图像

“嫦娥三号”的另一个重要任务,就是观察它的故乡地球。在地球周围有几道天然屏障,其中第一个就是等离子体层,它可以延伸到地球表面以外四万公里左右。着陆器上安装的全球首个极紫外相机,就是专门用来观测等离子体层变化的设备。

太阳风暴形成的巨大脉冲,会对围绕地球运转的人造天体,比如导航卫星、通信卫星等的通信功能造成严重破坏。将等离子体层变化作为监测太阳风暴的风向标,这是“嫦娥三号”独有的本领。目前极紫外相机已获取了1300多幅地球等离子体层图像数据。为空间天气预报提供了大量依据,保障了地面通讯,以及地面与航天器之间的通讯安全。

嫦娥四号是嫦娥三号的备份星。 “嫦娥三号”和“嫦娥四号”任务,将实现在月球上软着陆和自动巡视机器人勘测。

根据中国探月工程“绕”、“落”、“回”三步走战略,探月工程三期主要实现采样返回,其主要任务由嫦娥五号月球探测器承担。嫦娥五号主要科学目标包括对着陆区的现场调查和分析,以及月球样品返回地球以后的分析与研究。

嫦娥五号的第一个科学目标是开展着陆点区的形貌探测和地质背景勘察, 获取与月球样品相关的现场分析数据,建立现场探测数据与实验室分析数据之间的联系。 主要包括:着陆区的地形地貌探测:采样点周围形貌与结构构造特征;撞击坑的形貌、大小与分布等。物质成分探测:采样点的物质成分特征;月壤物理特性与结构;月壳浅层的温度梯度探测等。

第二个科学目标是对返回地面的月球样品进行系统、长期的实验室研究,分析月壤与月岩的物理特性与结构构造、矿物与化学组成、微量元素与同位素组成、月球岩石形成与演化过程的同位素年龄测定、宇宙辐射与太阳风离子与月球的相互作用、太空风化过程与环境演化过程等,深化月球成因和演化历史的研究。

为了实现科学目标,嫦娥五号将搭载多种有效载荷,主要包括降落相机、光学相机、月球矿物光谱分析仪、月壤气体分析仪、月球地热资源探测器、月壤结构探测仪、采样剖面测温仪、岩芯钻探机和机械取样器等。
  2019年1月14日,国家航天局副局长、探月工程副总指挥吴艳华表示,2019年年底前后将发射嫦娥五号。

以中国书法的笔触,抽象地勾勒出一轮圆月,一双脚印踏在其上,象征着月球探测的终极梦想,圆弧的起笔处自然形成龙头,象征中国航天如巨龙腾空而起,落笔的是一群自由飞翔的和平鸽构成,表达了中国和平利用空间的美好愿望。

从关于“月亮人”的讨论和想象,再到关于外星人月球基地的想象,并不是仅仅具有一般科学探索的意义,或只是为公众提供娱乐,还有着某种非常强烈的象征意义将来真的会有“月亮人”。最有可能出现的“月亮人”其实就是地球人类因为世界各大国对月球的竞逐早已经开始。

美国在逐月之路上一马当先,关于竞逐月球的意识也表达得最为露骨。据说早在上个世纪50年代,美国人就有在月球建立军事基地和情报基地的想法,比如在月球建立导弹基地,这样就可以对地球上的其他国家形成“居高临下”的威慑。有些材料表明,美国人甚至起过“宣布”月球为美国领土的念头。从经济上看,比如月球上的氦3同位素,将来有可能成为重要的能源,也非常令人神往。

今天,逐月之路上的国家,不仅有美国、俄罗斯、中国这样的大国,也有欧洲诸国、印度、日本、韩国等小一些的国家。再想悍然“宣布”月球为某一国的领土,估计很难成功。与有些国家试图抢占尽可能多的“月球领土”不同,中国的嫦娥不是“战神”,而是“和平女神”。

中国人的探月工程,是在为人类和平使用月球迈出了新的一步。


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