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嫦娥三号今年12月份登月
发布时间:2013-10-23  来源:天津日报 

  2013年下半年,我国将用长征-3B增强型火箭发射“嫦娥三号”(以下简称嫦娥-3)月球探测器,这是我国探月工程二期—“落”月探测的最关键一步。其工程目标是:突破月球软着陆、自动巡视勘察及其他相关技术,研制月球软着陆探测器和月球车,建立月球探测航天工程基本体系,为后续工程服务。

  “嫦娥三号”探月卫星将于今年12月发射,首次携带的“中华牌”月球车可在月球工作三个月到半年,之后永远留在月球。日前,国家国防科工局探月与航天工程中心主任李本正透露了上述信息。

  据嫦娥-3顾问叶培建院士介绍,嫦娥-3是我国发射的第一个地外软着陆探测器和巡视器(俗称月球车),也是美国“阿波罗”计划结束后世界上重返月球的第一个软着陆探测器,它将首次自主开展月面就位科学探测。其主要任务是对月球土壤和月球环境的勘察、勘测,精细探测月球局部地区,包括化学成分、矿物组成、地质结构和月球表面环境等,也包括要突破一些新的航天技术。

  探月方兴未艾

  至今,人类总共发射了129个月球探测器,其中美国59个(不包括美国2013年将发射的“月球大气与尘埃环境探测器”),苏联64个,日本2个,中国2个,欧洲1个,印度1个,成功率大约为50%。21世纪发射的月球探测器全部成功,但21世纪的月球探测热潮与冷战时期的月球探测热潮有明显的不同,探测月球的目的由冷战时期主要满足政治和科学需要,改变为把科学探索和经济利益相结合,以探测月球资源为主,为未来月球资源开发、利用打基础。

  人类的探月可分为探月、登月和驻月三大步,即“探、登、驻”。目前,美国已经完成了前两个阶段,未来将以第三阶段为主,即建造可供人长期居住、工作的月球基地。苏联/俄罗斯走完了第一阶段,今后可开展载人登月。欧洲、日本、中国和印度等都处在第一阶段,以“探”为主攻方向,并按照绕月探测、落月探测、取样返回,即“绕、落、回”三小步分步实施,逐步积累知识和经验。

  由此可见,美苏是探月的第一集团,其中,美国最为先进。欧洲、日本、中国和印度是探月的第二集团,且都已完成绕月探测,所以纷纷开始瞄准下一个目标—落月探测,即研制包括月球车在内的月球着陆器。

  嫦娥工程二期

  我国的探月工程—嫦娥工程分三期实施:一期工程为绕月探测,即发射一颗月球探测卫星对月球进行全球性普查;二期工程为落月探测,即发射月球软着陆器,并携带月球巡视勘察器(俗称月球车),在着陆器落区附近进行就位精细探测,对月球进行区域性详查;三期工程为采样返回探测,即发射月球采样返回器,软着陆在月球表面特定区域,并进行分析采样,然后将月球样品带回地球,在地面实验室对样品进行详细研究、精准分析。

  从获取探测数据的直接性和丰富性的角度来看,软着陆探测和巡视勘察是其他探测形式所不能替代的,在月球与深空探测技术发展中占据着十分重要的地位,但要突破一系列关键技术。由于嫦娥工程二期需要攻克的关键技术多,技术跨度和实施难度大,所以经研究决定,为了降低二期工程的风险,在发射我国首个月球着陆探测器嫦娥-3之前,先于2010年10月1日发射嫦娥-2月球探测卫星作为二期工程的技术先导星,即开路先锋。它用于试验验证嫦娥-3实现月面软着陆任务的部分关键技术,勘察预选着陆区,为嫦娥-3、嫦娥-4(嫦娥-4为嫦娥-3的备份月球着陆探测器)实现月面软着陆积累经验,并在嫦娥-1任务的基础上深入开展月球科学探测,所以它具有承前启后、继往开来的重要作用。

  登月的机器人

  嫦娥-3由着陆器和月球车组成。据中国探月网早期介绍,为了实现预定科学目标,其着陆器拟配置以下有效载荷:全色摄像/照相机、激光反射器、粒子激发X射线谱仪、红外光谱仪、低频射电探测仪、近紫外月基天文望远镜、极紫外相机、数据转发器、月震仪、研磨器、空间环境探测器、降落相机和机械臂等。月球车配置的有效载荷为:立体成像系统(即全景相机)、测月雷达、粒子激发X射线谱仪、红外光谱仪、低频射电探测仪、数据转发器、质谱仪、多光谱显微镜、研磨器和机械臂等。

  我国专家最近透露,嫦娥-3着陆器设计寿命为一年,有四条支架腿,将携带测距测速雷达、激光测距仪、近紫外月基天文望远镜和极紫外相机等。其中近紫外月基天文望远镜将首次实现月基天文观测,因为月球没有大气层屏障,所以用很小的望远镜就能看得很远;极紫外相机既可拍摄月球的地形地貌,也能在飞行过程中拍摄地球,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;着陆器上的雷达主要用来探测月球的地质信息。

  嫦娥-3月球车有六个轮子,它相当于一台智能机器人,将携带360度全景相机、红外光谱仪和粒子激发X射线谱仪等,能精细地探测月球表面的化学元素。月球车底部装载的雷达,可探测月球车巡视路线上100米深度的月壤层结构。在脱离着陆器之后,月球车可开展为期1至3个月的月球巡视勘察。着陆器和月球车分开工作后可以互相监视,用各自携带的相机“互拍”,到时候着陆器就会拍下月球车上的中国国旗,再传回地面,这是嫦娥-3在月球着陆的一个证据。嫦娥-3进行的有些探测将是世界月球探测史上的创举,可使我国首次获得月球降落和巡视区的地形地貌和地质构造的相关数据。嫦娥-3月球车将应用“多维精细超光谱遥感成像探测技术”,这表明我国遥感成像探测技术获重要突破。

  难点变成亮点

  因为月球是真空环境,软着陆时不能使用降落伞,所以嫦娥-3只能是一边降落,一边用反推发动机把速度降下来。又由于月球表面凹凸不平,所以为了避开大石头和大坑,在着月过程中找寻着陆点,在嫦娥-3降落距月面约100米时,它会像直升机一样悬停一会儿,以智能选择一块比较平的地方,飞到着陆点高空再降下来,最后一直靠反推发动机慢慢下降。直到降到离月面4米高度时,要关闭发动机,以免扬起月尘,污染相机镜头或影响其他设备工作。之后,嫦娥-3自由下降,最后靠着陆器的四个支架腿缓冲落在月面上。为缓减冲击力,着陆器的每条支架腿都能吸收冲击力,其每只脚都做了一个大“鞋垫”,让它在月面上能滑一下。为此,有专家认为,嫦娥-3面临的最大难题是如何在月面上软着陆。

  嫦娥-3的着陆地点基本确定在月球虹湾地区,因为那里具备地形平坦、能源充足、通信畅通和轨控有效等特点,目前看来该地点是最佳着陆选择。着陆器带有敏感探测功能,将自动避开月面障碍,通过悬停实现软着陆,落到哪里就对哪里进行科学探测。月球车位于着陆器顶端,当着陆器在月面实现软着陆时,月球车通过自带滑梯释放并自行工作,在月球表面进行行走,走到哪里探测到哪里。在月球车的桅杆上有两对相机和一根定向天线,下面的白色机械臂则用于对月表成分进行探测。它还会在月球表面采集一些样品,进行就位分析,然后将分析的结果、月面图像及地质地貌情况传回地球。

 

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