月背探幽后，中國航天將延續(xù)“超級模式”

孔冰欣

“玉兔二號”

2019年1月3日，經(jīng)過約38萬公里26天的飛行，嫦娥四號探測器自主著陸在月球背面南極-艾特肯盆地內(nèi)的馮·卡門撞擊坑，實(shí)現(xiàn)人類探測器首次月背軟著陸。1月11日，嫦娥四號著陸器與玉兔二號巡視器順利進(jìn)行了互拍。1月15日，嫦娥四號上搭載的生物科普試驗(yàn)載荷發(fā)布新照片：棉花種子，長出了綠色的嫩芽。

同年，一張歷時5載光陰、由上萬照片拼接、堪稱“史無前例”的月球合成圖宣布大功告成——這也是迄今為止最完整的全中文月球精準(zhǔn)“地圖”。該圖依托NASA月球探測器的數(shù)據(jù)，囊括將近1600座月球環(huán)形山的名字，標(biāo)注了從阿波羅到嫦娥四號，50個探測月球的紀(jì)念性地點(diǎn)……毫不夸張地說，從此份獨(dú)一無二的“月圖”上，你甚至能夠還原整個人類的科學(xué)史。

阿姆斯特朗和奧爾德林的腳印，牽引無數(shù)太空騎士前赴后繼，你追我逐。而我“嫦娥工程”的探月之夢，交織了古老民族的飛天暢想，以及復(fù)興世代的凌云壯志，別樣瑰麗，別樣振奮，將渴望打破好奇極限、與天地競自由的人們，進(jìn)一步引向浩渺無垠的神秘蒼穹。

嫦娥五號收官探月工程三期

中國探月工程總設(shè)計師吳偉仁曾自信而堅定地告訴媒體，“四號工程轉(zhuǎn)入科學(xué)探索階段”?！耙皇顷P(guān)于著陸區(qū)的地形地貌。過去我們都是通過遙感，通過一百公里甚至幾百公里的軌道探測個大概，本次是身臨其境;同時，通過這次月球行走，獲得月背第一張地質(zhì)剖面圖，可探測到一百米至兩百米深的地質(zhì)構(gòu)造、分層，研究月背地質(zhì)的起源、形成，月球的年齡。二是月球周圍的空間環(huán)境，包括宇宙輻射、太陽輻射、太陽耀斑的爆發(fā)，對月球空間的影響。三是研究月球的物質(zhì)組成，初步探測月背的物質(zhì)成分。這些科研成果，都是‘原創(chuàng)性的?！?/p>

嫦娥四號，值得國人驕傲。其直面軌道控制、著陸和通信技術(shù)的巨大挑戰(zhàn)，多維創(chuàng)新突破，寫下無數(shù)“第一”：首次實(shí)現(xiàn)月背軟著陸與巡視探測，首次實(shí)現(xiàn)月背與地球的中繼測控通信，首次實(shí)現(xiàn)在月背著陸器和月球軌道微衛(wèi)星的甚低頻科學(xué)探測，運(yùn)載火箭多窗口、窄寬度發(fā)射和入軌精度達(dá)到國際先進(jìn)水平，首次進(jìn)行超地月距離的激光測距技術(shù)試驗(yàn)，首次在月面開展生物科普展示，首次開展國際合作載荷搭載和聯(lián)合探測。

我探月工程的實(shí)施，建立了一套較為完善的深空探測基礎(chǔ)設(shè)施，建成了全球布局的深空測控網(wǎng)，培養(yǎng)了一支高素質(zhì)專業(yè)化的人才隊(duì)伍，積淀了“追逐夢想、勇于探索、協(xié)同攻堅、合作共贏”的探月精神。以嫦娥四號任務(wù)圓滿成功為標(biāo)志，中國探月工程四期和深空探測工程全面拉開序幕。而發(fā)射次數(shù)高、重大任務(wù)多的2019年，更被譽(yù)為“中國航天超級2019”——還沒完，好戲在后頭。2020年，中國航天將一鼓作氣，延續(xù)勢不可擋的“超級模式”！

月球正面、背面合成圖。

眾所周知，中國探月工程分為繞、落、回三步。第一步“繞月”的順利完成是在2007年，我國第一顆月球探測衛(wèi)星嫦娥一號發(fā)射升空，13天后進(jìn)入月球環(huán)繞軌道展開科學(xué)探測。2010年10月，嫦娥二號成功發(fā)射，正式進(jìn)入“落月”階段。2013年12月，嫦娥三號的成功落月，實(shí)現(xiàn)了中國航天器首次地外天體軟著陸。2019年1月，嫦娥四號成功“擁吻”月球背面。而2020年計劃開展的，就是我國探月工程三期的收官之作：發(fā)射嫦娥五號，執(zhí)行月面采樣返回任務(wù)。

“嫦娥五號將軟著陸在月球上，隨后取樣返回?！痹凇?019軟件定義衛(wèi)星高峰論壇”上，中國探月工程首任首席科學(xué)家歐陽自遠(yuǎn)表示，月面取樣返回航天器要發(fā)射、降落、取樣，還要回來，會有一大堆技術(shù)難題，但“全部被攻克了”。

歐陽自遠(yuǎn)介紹，嫦娥五號目前實(shí)現(xiàn)突破的核心技術(shù)包括：運(yùn)載發(fā)射、地月轉(zhuǎn)移、近月制動、環(huán)月飛行、月面下降、月面采樣、月面上升、交會對接、環(huán)月等待、月地轉(zhuǎn)移、軌道分離、再入回收12個部分?！罢w載荷8.2噸，會采用新運(yùn)載火箭，在海南文昌發(fā)射中心發(fā)射?！彼?，嫦娥五號又將實(shí)現(xiàn)4個重大突破，即首次在月球表面自動采樣;首次從月面起飛;首次在38萬公里外的月球軌道上進(jìn)行無人交會對接;首次帶著月壤以接近第二宇宙速度返回地球。

嫦娥五號的月面著陸點(diǎn)在月球正面?！拔覀冞x擇的著陸點(diǎn)距離美國‘阿波羅計劃6次的著陸點(diǎn)有較遠(yuǎn)的距離，距離大概1000多公里之外，那里會有新的現(xiàn)象、會有新的發(fā)現(xiàn)?！薄暗搅嗽虑蛞院螅綔y器會用電鏟鏟取土壤，另外自動打鉆取巖芯?！睔W陽自遠(yuǎn)說，嫦娥五號的采樣方式是復(fù)合式的，搭載了深孔鉆取式采樣器和鏟挖式復(fù)合功能采樣器聯(lián)合完成采樣。

待采樣結(jié)束，上升器將在月球表面進(jìn)行首次月面起飛?！斑M(jìn)入月球后，會有一條‘飛船在月球空間等候交會對接，并轉(zhuǎn)移月壤?！睔W陽自遠(yuǎn)比喻，那將是“針尖”對“針尖”的場面。最后，“它們返回地球時，會遇到大氣層的高速摩擦”，因此，得“讓返回艙在大氣層上層彈跳出去再回來，速度下降后再進(jìn)行大氣層的穿行”。

歐陽自遠(yuǎn)總結(jié)，實(shí)施環(huán)月衛(wèi)星探測、月面軟著陸探測與月球車勘察、月面軟著陸探測與采樣返回，是在為我國載人登月和月球基地建設(shè)積累經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。

長征五號遙三運(yùn)載火箭在中國文昌航天發(fā)射場完成技術(shù)區(qū)相關(guān)工作后，垂直轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射區(qū)。

我國火星探測任務(wù)首次公開

在2020年，中國人是“真·要上天”的節(jié)奏?！版隙稹毖鹿插塾尾徽f，2019年11月，國家航天局還首次公開了火星探測任務(wù)：我國或在2020年擇機(jī)發(fā)射火星探測器，開展火星全球性和綜合性探測。

日前，中國火星探測任務(wù)飛控團(tuán)隊(duì)亦首次亮相。央視報道指出，該團(tuán)隊(duì)其實(shí)就像是火星探測器的引路人，火星探測器發(fā)射后，將在團(tuán)隊(duì)幫助下到達(dá)火星，完成“繞、落、巡”一系列任務(wù)。

根據(jù)天體運(yùn)行的規(guī)律，人類探測火星的窗口，即探測器發(fā)射的最佳時間，每隔26個月才有一次機(jī)會。所以，我國的首次火星探測任務(wù)計劃在2020年擇機(jī)實(shí)施。按照規(guī)劃，火星探測器發(fā)射后，約摸經(jīng)過200天左右的飛行才能最終到達(dá)火星。而這半年多的時間里，飛控團(tuán)隊(duì)將一直陪伴守護(hù)，直到探測器順利平安地趕赴目的地。

想要一次性成功飛抵遠(yuǎn)在幾千萬公里外的火星，飛控團(tuán)隊(duì)不僅要給探測器規(guī)劃一條最為科學(xué)的路線，還要保證它時刻遵循規(guī)劃路線前進(jìn)。一旦偏離軌道，可能會影響整個任務(wù)的成敗。北京航天飛行控制中心火星探測任務(wù)總師崔曉峰解釋道：“火星距離特別遙遠(yuǎn)，信號延遲非常大，信號量也非常少，在這種情況下，對它進(jìn)行控制，就要采取一系列不同于以往任務(wù)的措施和技術(shù)，使得它能夠在火星表面完成既定的工作，同時要保證巡視器的安全。”

值得一提的是，在公布我國火星探測任務(wù)的同時，國家航天局還公布了著陸器懸停避障試驗(yàn)。探測器的安全著陸被認(rèn)為是火星探測任務(wù)最艱巨的挑戰(zhàn)之一，著陸器懸停避障試驗(yàn)的成功，表明我國向火星探測邁進(jìn)了一大步。

中國首次火星探測任務(wù)總設(shè)計師張榮橋表示，探測器發(fā)射后需要7個月左右才能抵達(dá)火星，但在火星降落只有7分鐘的時間，“這是最困難挑戰(zhàn)最大的環(huán)節(jié)”。“我們的著陸器懸停避障試驗(yàn)在亞洲最大的地外天體著陸綜合試驗(yàn)場進(jìn)行。不同于地球環(huán)境，火星上的重力加速度大概是地球的三分之一，為了能夠模擬接近于火星的真實(shí)試驗(yàn)環(huán)境，專門建了一套試驗(yàn)設(shè)施來進(jìn)行這次試驗(yàn)。主要由3個部分組成，塔架結(jié)構(gòu)、隨動系統(tǒng)，以及地面的火星表面模擬區(qū)域，6組鋼結(jié)構(gòu)的塔柱聯(lián)結(jié)成一個柱形的鋼鐵結(jié)構(gòu)，塔柱高140米，形成內(nèi)圈直徑120米，這個空間足以滿足我們模擬火星降落過程所需要的空間?！?/p>

展望未來，我國太空探索行動可謂步履不停。2020年，我國還計劃進(jìn)行北斗導(dǎo)航衛(wèi)星全球系統(tǒng)、高分辨率對地觀測系統(tǒng)，低軌移動互聯(lián)網(wǎng)星座等一系列航天任務(wù)。2030年前后，將實(shí)施“覓音計劃”，對太陽系外是否有適宜人類居住的行星進(jìn)行探測。此外，預(yù)計到2030年，我國將實(shí)施重型運(yùn)載火箭、下一代空間基礎(chǔ)設(shè)施、火星和小行星取樣返回等重大工程項(xiàng)目。至2045年，我國將建立功能完備、長期運(yùn)行的月球科研站、進(jìn)行太陽系邊際探測、擁有組合動力重復(fù)使用運(yùn)載器、并具備載人登陸火星的能力。

2019年12月27日，長征五號遙三運(yùn)載火箭在海南文昌衛(wèi)星發(fā)射中心將實(shí)踐二十號衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，金色巨焰，映透山海。這，不啻意味著中國已擁有發(fā)射更重航天器，或?qū)⒑教炱魉拖蚋h(yuǎn)深空的實(shí)力，是實(shí)現(xiàn)探月工程三期、火星探測等國家重大科技專項(xiàng)和重大工程的重要基礎(chǔ)和前提——我們，距離“王者榮耀”，終于又近了一點(diǎn)。想起去年初時根據(jù)劉慈欣同名科幻小說改編的電影《流浪地球》上映，好評如潮;而隨著我國更多太空探索的規(guī)劃與目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，文藝作品里的“科幻”，看上去已顯得不那么“幻”且“炫”了，以往天馬行空、不拘一格的奇思妙想，正逐漸演變?yōu)榭梢杂|摸到的真切愿景。

跨越星際的終極意義是什么

《自然》雜志近期盤點(diǎn)了2020年科學(xué)界醞釀的若干大事件——中國的嫦娥五號與火星探測任務(wù)舉世矚目——除此之外，在航天探索領(lǐng)域，美俄等多國的火星探測任務(wù)及美日的小行星采樣作業(yè)等，亦備受關(guān)注。文章稱，另有一些重大項(xiàng)目或產(chǎn)生新的重要數(shù)據(jù)：如發(fā)布人類首張黑洞照片的“事件視界望遠(yuǎn)鏡”項(xiàng)目，預(yù)計在2020年發(fā)布新成果，這次可能是關(guān)于銀河系中心的黑洞;歐洲航天局的“蓋亞”探測器將會更新銀河系的三維圖譜，助科學(xué)家更好地了解銀河系的結(jié)構(gòu)和演化過程;歐洲核子研究中心則會爭取獲得更多資金，以推動新一代大型對撞機(jī)項(xiàng)目……

瞧，人類的未來，并不像幾十年前《銀翼殺手》片頭的2019年年末那般頹靡迷離。沒有仿生人，沒有電子羊，沒有戰(zhàn)艦在獵戶座邊緣熊熊燃燒;可口可樂、青島啤酒還在，貝爾電話和雅達(dá)利卻早已消失。是“明天”被誤解了嗎？不?！懊魈臁币云渌姆绞浇蹬R了：電子支付、共享經(jīng)濟(jì)、基因編輯、AI、無所不在的互聯(lián)網(wǎng)——說到底，未曾改變的，是這顆小小的藍(lán)色星球上，始終燃燒著關(guān)于“縱橫寰宇、上天入地”的無窮欲望。

承認(rèn)罷，技術(shù)疑難易征服，人性弱點(diǎn)難戰(zhàn)勝。然而，即便如此，我們?nèi)匀粺o法阻止那顆雀躍的躁動的心。唯須謹(jǐn)記：宇宙深埋無限寶藏、危機(jī)與哲思，當(dāng)我們不再害怕，首先亦當(dāng)學(xué)會去生活，去愛，去承擔(dān)。