嫦娥三號(hào)做客月球

“這是我個(gè)人的一小步，卻是人類(lèi)的一大步?！?969年7月20日，美國(guó)宇航員阿姆斯特朗在38萬(wàn)公里外的月球這樣宣稱(chēng)。時(shí)隔44年，2013年12月2日，嫦娥三號(hào)在中國(guó)西昌衛(wèi)星發(fā)射中心一飛沖天。12月14日左右，嫦娥三號(hào)探測(cè)器將著陸月球。

人類(lèi)的探月歷史，主要分探月、登月和駐月三大步。美國(guó)人已經(jīng)完成了前兩步；蘇聯(lián)人完成了第一步；中國(guó)則和歐洲航空局、日本、印度同屬第二集團(tuán)，還在進(jìn)行第一步——探月。探月又分“繞、“落”、“回”三小步，嫦娥三號(hào)即將完成的就是這三步中的第二步。

一塊小石頭

1978年5月28日，美國(guó)總統(tǒng)的國(guó)家安全事務(wù)顧問(wèn)布熱津斯基訪華，帶來(lái)了卡特總統(tǒng)送給時(shí)任國(guó)家主席華國(guó)鋒的兩件禮物：一塊1克重的月球巖石；一面美國(guó)宇航員帶上月球的中國(guó)國(guó)旗。

這塊小石頭很快被送到遠(yuǎn)在貴陽(yáng)的中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所——這塊石頭就像一道題，背后蘊(yùn)藏著一場(chǎng)中美科學(xué)家的智慧博弈。43歲的歐陽(yáng)自遠(yuǎn)接過(guò)了這塊小石頭。

1956年從北京地質(zhì)學(xué)院礦產(chǎn)地質(zhì)勘探專(zhuān)業(yè)畢業(yè)后，歐陽(yáng)自遠(yuǎn)找過(guò)礦、學(xué)過(guò)核物理、參加過(guò)粒子加速器實(shí)驗(yàn)、參與過(guò)地下核試驗(yàn)。在做這些的同時(shí)，他始終關(guān)注著月球探測(cè)。1959年之后，美、蘇探測(cè)月球的進(jìn)程越來(lái)越順利，之后又開(kāi)始探測(cè)火星與金星。“我想知道為什么人家要搞月球探測(cè)，他們?cè)趺醋觯隽耸裁礀|西。萬(wàn)一中國(guó)有一天可以進(jìn)行月球探測(cè)，我就可以系統(tǒng)提出中國(guó)該怎么走這條路。”他曾對(duì)媒體回憶。

為了研究這塊石頭，歐陽(yáng)自遠(yuǎn)請(qǐng)來(lái)了全國(guó)近百名專(zhuān)家，最后確認(rèn)了石頭是阿波羅17號(hào)飛船登月時(shí)采集的，甚至確認(rèn)了石頭所在地是否有陽(yáng)光照射，美國(guó)人很服氣。此后兩年，中國(guó)科學(xué)家以這塊巖石為主題發(fā)表了12篇論文。

其實(shí)，中國(guó)從上世紀(jì)60年代中期就開(kāi)始關(guān)注月球探測(cè)，但受限于經(jīng)濟(jì)條件、人才隊(duì)伍，只能跟蹤國(guó)際研究進(jìn)展。

1992年載人航天立項(xiàng)讓歐陽(yáng)自遠(yuǎn)高興極了，“這說(shuō)明中國(guó)航天技術(shù)水平提高很快，再努一把力就可以上月球了！”1994年，他提交了《中國(guó)開(kāi)展月球探測(cè)的必要性與可行性研究報(bào)告》，首次提出探月構(gòu)想，論證中國(guó)該不該搞探月、有沒(méi)有必要搞探月。隨后的幾年，包括歐陽(yáng)自遠(yuǎn)在內(nèi)的很多專(zhuān)家，除了搞研究，做得最多的就是四處呼吁，向公眾闡述中國(guó)開(kāi)展探月的必要性。

跨出了月球這道門(mén)檻

經(jīng)常有人問(wèn)歐陽(yáng)自遠(yuǎn)，月亮離我們那么遙遠(yuǎn)，我們?yōu)楹位ㄟ@么大力氣去探測(cè)月球？

歐陽(yáng)自遠(yuǎn)解釋說(shuō)，探月有兩大原因：首先，月球是人類(lèi)離開(kāi)地球跨上另外一個(gè)天體的第一步，任何國(guó)家要去探測(cè)更遙遠(yuǎn)的金星、火星、木星，一般來(lái)說(shuō)都要經(jīng)過(guò)月球，月球就好像是我們走出家門(mén)的門(mén)檻一樣，只有跨出了門(mén)檻，才能到達(dá)更遙遠(yuǎn)的地方。

其次，月球有兩種重要能源：第一種是太陽(yáng)能，地球上由于有大氣層，阻擋了一部分太陽(yáng)的輻射，而月球上太陽(yáng)能的密度比地球上高得多；第二種能源是氦3，氦3是一種理想的清潔能源，可以用于核聚變發(fā)電，據(jù)保守估計(jì)，月球上現(xiàn)有氦3能供地球用1萬(wàn)年。

10年艱難論證之后，2004年1月24日，這年的大年初二，時(shí)任國(guó)務(wù)院總理溫家寶親自批準(zhǔn)探月工程第一期實(shí)施方案，中國(guó)開(kāi)始啟動(dòng)首次月球探測(cè)——繞月探測(cè)。

2007年10月24日，嫦娥一號(hào)成功升空，11月26日傳回了第一幅月面圖像，這標(biāo)志著中國(guó)首次月球探測(cè)工程取得了圓滿成功?！版隙鹨惶?hào)”是我國(guó)發(fā)射的最遠(yuǎn)距離的衛(wèi)星，距地球38萬(wàn)公里，而在這之前，我國(guó)發(fā)射的最遠(yuǎn)距離的衛(wèi)星離地面4萬(wàn)公里。

“嫦娥一號(hào)”在環(huán)月飛行期間，主要任務(wù)是獲取月面的三維影像；分析月面有用元素含量和物質(zhì)類(lèi)型的分布特點(diǎn)；探測(cè)月球土壤厚度；檢測(cè)地月空間環(huán)境。美國(guó)曾對(duì)月球上的5種資源進(jìn)行探測(cè)，而“嫦娥一號(hào)”探測(cè)了14種，其中重要目標(biāo)就是月球上的氦3資源。

嫦娥二號(hào)本是作為嫦娥一號(hào)的備份星研制的，于2010年10月1日發(fā)射升空。但在嫦娥一號(hào)完成任務(wù)后，嫦娥二號(hào)便由嫦娥一號(hào)“備份星”轉(zhuǎn)為嫦娥三號(hào)“先導(dǎo)星”，演練嫦娥三號(hào)所需的關(guān)鍵技術(shù)，比如不經(jīng)過(guò)調(diào)向軌道而直接發(fā)射進(jìn)入奔月軌道。目前，嫦娥二號(hào)順利完成了任務(wù)，向更遠(yuǎn)的太空飛去，它離地球已超過(guò)6000萬(wàn)公里。

嫦娥三號(hào)的“步步驚心”

就在嫦娥三號(hào)成功發(fā)射的當(dāng)天，中國(guó)空間技術(shù)研究院研究員龐之浩接受了環(huán)球人物雜志記者的采訪，他用通俗的語(yǔ)言，清晰地描繪出了嫦娥三號(hào)的神奇之處。

嫦娥三號(hào)承擔(dān)了“落月”任務(wù)，肩負(fù)著我國(guó)首次軟著陸月球和月面巡視勘察的重?fù)?dān)。目前，全球僅有美國(guó)、蘇聯(lián)成功實(shí)施了13次無(wú)人月球表面軟著陸，如果順利實(shí)現(xiàn)落月探測(cè)，就意味著我國(guó)在世界探月第二集團(tuán)中領(lǐng)先一步。

在漫漫奔月旅途中，嫦娥三號(hào)至少有3個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)需要跨越：軌道修正、近月制動(dòng)和繞月變軌。12月2日發(fā)射成功后，嫦娥三號(hào)在地月轉(zhuǎn)移軌道飛行途中進(jìn)行了兩次軌道修正。

近月制動(dòng)被視為嫦娥三號(hào)飛行過(guò)程中一次關(guān)鍵的軌道控制。探測(cè)器飛臨月球附近時(shí)，其相對(duì)速度高于月球逃逸速度，如不能有效減速制動(dòng)，探測(cè)器將飛離月球；而如果減速過(guò)大，探測(cè)器則將撞向月球。12月6日，嫦娥三號(hào)，順利進(jìn)入距月面平均高度約100公里的環(huán)月軌道，近月制動(dòng)成功。

12月10日，嫦娥三號(hào)經(jīng)歷了落月前的最后一次考驗(yàn)——變軌進(jìn)入15公里×100公里的橢圓軌道。

預(yù)計(jì)12月14日左右，它將從高度約15公里的近月點(diǎn)下降，實(shí)施軟著陸。對(duì)此，龐之浩解釋說(shuō)：“所謂軟著陸，即探測(cè)器不是奮不顧身地沖向月球，而要緩緩地落下去。著陸器在距離月面100米時(shí)會(huì)像直升機(jī)一樣懸停，觀測(cè)地點(diǎn)是否平坦，有沒(méi)有大塊的石頭，如果不符合著陸條件，可以繼續(xù)移動(dòng)，重新選擇安全的地點(diǎn)?！庇捎谠虑虻纳姝h(huán)境遠(yuǎn)比地球殘酷，嫦娥三號(hào)接下來(lái)的每一步都堪稱(chēng)“步步驚心”。

“著陸器在月面上徐徐降落，艙門(mén)打開(kāi)，彈出斜梯。月球車(chē)緩緩舒展蜷縮的身體，調(diào)整好姿態(tài)，走出艙門(mén)，滑下斜梯，開(kāi)始漫步月球……”歐陽(yáng)自遠(yuǎn)曾這樣無(wú)限憧憬地描述“玉兔”號(hào)月球車(chē)登臨月球的場(chǎng)景。很快，這一幕即將變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

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“玉兔”號(hào)月球車(chē)

“玉兔”號(hào)月球車(chē)重140公斤，還穿著一襲金色“外衣”，不僅可以反射月球白晝的強(qiáng)光，降低晝夜溫差，還能阻擋宇宙中各種高能粒子的輻射，以免電子設(shè)備受損。它的6個(gè)輪子有轉(zhuǎn)向、爬坡和越障功能，還能自我保持平衡。它還是一款非常聰明的機(jī)器人，可以依靠自主導(dǎo)航，選路線、上下坡、避障礙，邊走邊“看”，并把它探測(cè)到的信息傳送回地球。安裝在月球車(chē)“腹部”的測(cè)月雷達(dá)，可以探測(cè)月球地底下30米深土壤層的結(jié)構(gòu)和100米深的次表層結(jié)構(gòu)，這在國(guó)際上是第一次。