嫦娥工程

李會超

自古以來，我國民間就流傳著“嫦娥奔月”“吳剛伐桂”“玉兔搗藥”等許多關(guān)于月亮的美麗傳說。2004年1月，被稱為“嫦娥工程”的中國探月計劃開始實(shí)施。嫦娥一號衛(wèi)星成功完成環(huán)繞月球的飛行和探測，圓滿實(shí)現(xiàn)了探月工程一期“繞”的目標(biāo);嫦娥二號衛(wèi)星除了進(jìn)行環(huán)繞月球的探測外，還飛往日地拉格朗日點(diǎn)L2和圖塔蒂斯小行星進(jìn)行了探測;嫦娥三號探測器成功著陸月球虹灣地區(qū)，其攜帶的月球車玉兔號將行走的車轍印在了月球表面，完成了探月工程二期“落”的目標(biāo)。

奔月“四姐妹”

發(fā)射時間：2007年10月24日

運(yùn)載火箭型號：長征三號甲

進(jìn)入工作軌道時間：2007年11月7日

停止工作時間：2009年3月1日

搭載科學(xué)儀器：干涉成像光譜儀、激光高度計、CCD立體相機(jī)、γ射線譜儀、X射線譜儀、太陽高能粒子探測器和太陽風(fēng)離子探測器等

主要科學(xué)成果：干涉成像光譜儀、激光高度計、CCD立體相機(jī)共同完成了第一個科學(xué)目標(biāo)，即獲取月球表面三維立體影像;γ射線譜儀、X射線譜儀攜手對月球表面有用元素及物質(zhì)類型的含量和分布進(jìn)行辨析;首次被應(yīng)用到月球探測中的微波探測儀，對月壤厚度和氦-3資源量展開探測;由太陽高能粒子探測器和太陽風(fēng)離子探測器組成的空間環(huán)境探測系統(tǒng)，通過不間斷地捕捉質(zhì)子、電子和離子，對4萬到40萬千米范圍的“地-月”空間環(huán)境展開探測。嫦娥一號衛(wèi)星在軌運(yùn)行一年中，共傳回 1.37TB的有效科學(xué)探測數(shù)據(jù)，獲取了全月球影像圖、月表部分化學(xué)元素分布等一批科學(xué)研究成果，圓滿實(shí)現(xiàn)工程目標(biāo)和科學(xué)目標(biāo)。

嫦娥二號

發(fā)射時間：2010年10月1日

運(yùn)載火箭型號：長征三號丙

進(jìn)入工作軌道時間：2010年10月6日

停止工作時間：尚在工作中

搭載科學(xué)儀器：微波探測器、CCD立體相機(jī)、γ射線譜儀、X射線譜儀、太陽高能粒子探測器等

主要科學(xué)成果：完成了全月面高精度成像，重點(diǎn)補(bǔ)拍月球南北兩極圖像，將月球立體影像覆蓋率從 99.6%提高至100%;獲取更多虹灣區(qū)域1毫米級高分辨率圖像;在國際上首次實(shí)現(xiàn)了從月球軌道飛往日地L2點(diǎn)的轉(zhuǎn)移和試驗(yàn)方案。在這個點(diǎn)，地球和太陽引力的共同作用可以使飛行器相對地球和太陽的位置不會因地球的公轉(zhuǎn)而發(fā)生變化。這次飛行使中國航天成為繼美國國家航空航天局（NASA）和歐洲航天局（ESA）之外第三個有能力將飛船部署到日地L2點(diǎn)的航天實(shí)體。在完成日地L2點(diǎn)的工作后，嫦娥二號又再次變軌，飛向了小行星“圖塔蒂斯”，首次實(shí)現(xiàn)中國對小行星的飛越探測。嫦娥二號在與小行星最近相對距離達(dá)到3.2千米時，使用相機(jī)對小行星進(jìn)行了拍照探測，使我國成為世界上第四個探測小行星的國家。

嫦娥三號的著陸器

嫦娥三號

發(fā)射時間：2013年12月2日

運(yùn)載火箭型號：長征三號乙

進(jìn)入工作軌道時間：2013年12月14日

停止工作時間：2016年8月4日，2016年7月31日（玉兔號月球車）

搭載科學(xué)儀器：玉兔號月球車、測月雷達(dá)、光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、微波測距器、測速敏感器、激光測距敏感器、激光三維成像敏感器和光學(xué)成像敏感器等

主要科學(xué)成果：突破了月面軟著陸、月面巡視勘察、深空測控通信與遙控操作、深空探測運(yùn)載火箭發(fā)射等關(guān)鍵技術(shù);利用測月雷達(dá)完成了首幅月球地質(zhì)剖面圖，展現(xiàn)了月球表面以下330米深度的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征和演化過程，并發(fā)現(xiàn)了一種全新的巖石——月球玄武巖;科學(xué)家利用月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，給月球北極上方區(qū)域的天體做了一次科學(xué)普查，這相當(dāng)于人類的人口普查一樣，它是人類歷史上在紫外波段的第一次“巡天”，以后的天文學(xué)家在歷史上可以不斷用它做對比研究;首次明確證明月球上沒有水;首次獲得地球等離子層圖像;玉兔號月球車在C1隕石坑周邊進(jìn)行了114米的地質(zhì)實(shí)測，取得了豐富而珍貴的月球地質(zhì)資料，對于探索月球的巖漿演化歷史和后期改造作用具有非常重要的意義。

玉兔號月球車

嫦娥四號

發(fā)射時間：2018年5月21日（鵲橋中繼衛(wèi)星），2018年12月8日（嫦娥四號探測器）

運(yùn)載火箭型號：長征三號乙

進(jìn)入軌道時間：2019年1月6日（成功登月）

搭載科學(xué)儀器：玉兔二號月球車、降落相機(jī)、地形地貌相機(jī)、低頻射電探測儀（荷蘭）、月表中子與輻射劑量探測儀（德國）、月球小型光學(xué)成像探測儀（沙特阿拉伯）、中性原子探測儀（瑞典）等

主要科學(xué)成果：在南極 - 艾肯盆地成功著陸，成為第一艘在月球背面軟著陸的航天器;提前發(fā)射了一顆通信中繼衛(wèi)星“鵲橋”到地月第二拉格朗日點(diǎn)，“鵲橋”利用自己獨(dú)特的位置架起月球背面和地球通信的橋梁，充當(dāng)起地面系統(tǒng)和嫦娥四號間的“傳令兵”;首次同外國合作，搭載了荷蘭、德國、瑞典和沙特阿拉伯等國4臺國際合作科學(xué)載荷，共同飛赴月球。

未來的“嫦娥”

中國的探月工程分為“繞”“落”“回”3個階段。嫦娥一號、嫦娥二號、嫦娥三號和嫦娥四號已經(jīng)完成了前兩個階段的任務(wù)，第三個階段的任務(wù)將交給接下來要發(fā)射的嫦娥五號來完成。

本領(lǐng)高強(qiáng)的嫦娥五號

嫦娥五號不但能在月球表面著陸，還能在月球上采集樣品并帶回地球供科學(xué)家分析。因?yàn)殒隙鹞逄柋绢I(lǐng)太多，因此它的結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜，整艘飛船由上升器、著陸器、返回器、軌道器構(gòu)成。當(dāng)嫦娥五號到達(dá)環(huán)繞月球的軌道后，上升器和著陸器在月球表面著陸，而返回器和軌道器則停留在環(huán)月軌道上。當(dāng)月球表面上的樣品采集工作完成后，上升器會在月球表面進(jìn)行一次小規(guī)模的航天發(fā)射，將自己再次送入太空，與環(huán)月軌道上的返回器、軌道器對接。上升器將采集的樣本轉(zhuǎn)移到返回器上之后，返回器最終會回到地球，完成帶回樣本的工作。由于嫦娥五號的功能和結(jié)構(gòu)比之前的嫦娥飛船都復(fù)雜，其重量達(dá)到了4噸左右，因此需要新研發(fā)的大推力重型運(yùn)載火箭長征五號來執(zhí)行它的發(fā)射任務(wù)。

在月球表面，嫦娥五號的著陸器將采集月球表面的月壤，還會在月球表面打孔，取出不同深度的土壤和演示樣本帶回地球。由于沒有航天員隨行，無論是采集樣本的過程，還是將樣本置于容器中保存的過程，都需要嫦娥五號的著陸器自動完成。而這些來自月球表面的樣品，將會幫助科學(xué)家對月球表面礦物的化學(xué)物質(zhì)組成、同位素含量有新的認(rèn)識，并搞清楚月球上各種巖石的年齡。此外，科學(xué)家還能通過樣品對太陽風(fēng)與月球之間的相互作用進(jìn)行研究。如果任務(wù)完成得順利，嫦娥五號預(yù)計能夠帶回約2千克樣品。

嫦娥五號的“先頭部隊(duì)”

嫦娥五號從月球返回地球時能夠達(dá)到接近11.2米/秒的第二宇宙速度，我國之前成功回收的航天器（如神舟系列飛船返回艙、實(shí)踐系列科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星的返回艙等）都沒有達(dá)到這么高的再入速度。為了保證嫦娥五號能夠成功回收，我國在2014年10月將一艘試驗(yàn)飛行器發(fā)射到了太空之中。這艘試驗(yàn)飛行器在月球附近兜了一圈后，用與嫦娥五號相似的方式返回地球，再入大氣層，并在內(nèi)蒙古四王子旗附近釋放出降落傘，安全著陸。這標(biāo)志著我國已經(jīng)掌握了回收月球探測器的技術(shù)，為嫦娥五號任務(wù)的實(shí)施鋪平了道路。