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嫦娥三号做客月球

已成功完成轨道修正、近月制动、绕月变轨

本刊特约记者 冯在 《 环球人物 》(

    “这是我个人的一小步,却是人类的一大步。”1969年7月20日,美国宇航员阿姆斯特朗在38万公里外的月球这样宣称。时隔44年,2013年12月2日,嫦娥三号在中国西昌卫星发射中心一飞冲天。12月14日左右,嫦娥三号探测器将着陆月球。

    人类的探月历史,主要分探月、登月和驻月三大步。美国人已经完成了前两步;苏联人完成了第一步;中国则和欧洲航空局、日本、印度同属第二集团,还在进行第一步——探月。探月又分“绕、“落”、“回”三小步,嫦娥三号即将完成的就是这三步中的第二步。

    一块小石头

    1978年5月28日,美国总统的国家安全事务顾问布热津斯基访华,带来了卡特总统送给时任国家主席华国锋的两件礼物:一块1克重的月球岩石;一面美国宇航员带上月球的中国国旗。

    这块小石头很快被送到远在贵阳的中国科学院地球化学研究所——这块石头就像一道题,背后蕴藏着一场中美科学家的智慧博弈。43岁的欧阳自远接过了这块小石头。

    1956年从北京地质学院矿产地质勘探专业毕业后,欧阳自远找过矿、学过核物理、参加过粒子加速器实验、参与过地下核试验。在做这些的同时,他始终关注着月球探测。1959年之后,美、苏探测月球的进程越来越顺利,之后又开始探测火星与金星。“我想知道为什么人家要搞月球探测,他们怎么做,做了什么东西。万一中国有一天可以进行月球探测,我就可以系统提出中国该怎么走这条路。”他曾对媒体回忆。

    为了研究这块石头,欧阳自远请来了全国近百名专家,最后确认了石头是阿波罗17号飞船登月时采集的,甚至确认了石头所在地是否有阳光照射,美国人很服气。此后两年,中国科学家以这块岩石为主题发表了12篇论文。 

    其实,中国从上世纪60年代中期就开始关注月球探测,但受限于经济条件、人才队伍,只能跟踪国际研究进展。

    1992年载人航天立项让欧阳自远高兴极了,“这说明中国航天技术水平提高很快,再努一把力就可以上月球了!”1994年,他提交了《中国开展月球探测的必要性与可行性研究报告》,首次提出探月构想,论证中国该不该搞探月、有没有必要搞探月。随后的几年,包括欧阳自远在内的很多专家,除了搞研究,做得最多的就是四处呼吁,向公众阐述中国开展探月的必要性。

    跨出了月球这道门槛

    经常有人问欧阳自远,月亮离我们那么遥远,我们为何花这么大力气去探测月球? 

    欧阳自远解释说,探月有两大原因:首先,月球是人类离开地球跨上另外一个天体的第一步,任何国家要去探测更遥远的金星、火星、木星,一般来说都要经过月球,月球就好像是我们走出家门的门槛一样,只有跨出了门槛,才能到达更遥远的地方。

    其次,月球有两种重要能源:第一种是太阳能,地球上由于有大气层,阻挡了一部分太阳的辐射,而月球上太阳能的密度比地球上高得多;第二种能源是氦3,氦3是一种理想的清洁能源,可以用于核聚变发电,据保守估计,月球上现有氦3能供地球用1万年。

    10年艰难论证之后,2004年1月24日,这年的大年初二,时任国务院总理温家宝亲自批准探月工程第一期实施方案,中国开始启动首次月球探测——绕月探测。

    2007年10月24日,嫦娥一号成功升空,11月26日传回了第一幅月面图像,这标志着中国首次月球探测工程取得了圆满成功。“嫦娥一号”是我国发射的最远距离的卫星,距地球38万公里,而在这之前,我国发射的最远距离的卫星离地面4万公里。

    “嫦娥一号”在环月飞行期间,主要任务是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。美国曾对月球上的5种资源进行探测,而“嫦娥一号”探测了14种,其中重要目标就是月球上的氦3资源。

    嫦娥二号本是作为嫦娥一号的备份星研制的,于2010年10月1日发射升空。但在嫦娥一号完成任务后,嫦娥二号便由嫦娥一号“备份星”转为嫦娥三号“先导星”,演练嫦娥三号所需的关键技术,比如不经过调向轨道而直接发射进入奔月轨道。目前,嫦娥二号顺利完成了任务,向更远的太空飞去,它离地球已超过6000万公里。

    嫦娥三号的“步步惊心”

    就在嫦娥三号成功发射的当天,中国空间技术研究院研究员庞之浩接受了环球人物杂志记者的采访,他用通俗的语言,清晰地描绘出了嫦娥三号的神奇之处。

    嫦娥三号承担了“落月”任务,肩负着我国首次软着陆月球和月面巡视勘察的重担。目前,全球仅有美国、苏联成功实施了13次无人月球表面软着陆,如果顺利实现落月探测,就意味着我国在世界探月第二集团中领先一步。

    在漫漫奔月旅途中,嫦娥三号至少有3个关键环节需要跨越:轨道修正、近月制动和绕月变轨。12月2日发射成功后,嫦娥三号在地月转移轨道飞行途中进行了两次轨道修正。

    近月制动被视为嫦娥三号飞行过程中一次关键的轨道控制。探测器飞临月球附近时,其相对速度高于月球逃逸速度,如不能有效减速制动,探测器将飞离月球;而如果减速过大,探测器则将撞向月球。12月6日,嫦娥三号,顺利进入距月面平均高度约100公里的环月轨道,近月制动成功。

    12月10日,嫦娥三号经历了落月前的最后一次考验——变轨进入15公里×100公里的椭圆轨道。

    预计12月14日左右,它将从高度约15公里的近月点下降,实施软着陆。对此,庞之浩解释说:“所谓软着陆,即探测器不是奋不顾身地冲向月球,而要缓缓地落下去。着陆器在距离月面100米时会像直升机一样悬停,观测地点是否平坦,有没有大块的石头,如果不符合着陆条件,可以继续移动,重新选择安全的地点。”由于月球的生存环境远比地球残酷,嫦娥三号接下来的每一步都堪称“步步惊心”。

    “着陆器在月面上徐徐降落,舱门打开,弹出斜梯。月球车缓缓舒展蜷缩的身体,调整好姿态,走出舱门,滑下斜梯,开始漫步月球……”欧阳自远曾这样无限憧憬地描述“玉兔”号月球车登临月球的场景。很快,这一幕即将变为现实。

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    “玉兔”号月球车

    “玉兔”号月球车重140公斤,还穿着一袭金色“外衣”,不仅可以反射月球白昼的强光,降低昼夜温差,还能阻挡宇宙中各种高能粒子的辐射,以免电子设备受损。它的6个轮子有转向、爬坡和越障功能,还能自我保持平衡。它还是一款非常聪明的机器人,可以依靠自主导航,选路线、上下坡、避障碍,边走边“看”,并把它探测到的信息传送回地球。安装在月球车“腹部”的测月雷达,可以探测月球地底下30米深土壤层的结构和100米深的次表层结构,这在国际上是第一次。

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