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月球探测,是中国继载人航天之后,进军航天的又一个重要领域.
联合国1984年通过的《月球协议》规定,月球及其资源是人类的共同财产,任何国家、团体和个人不得据为已有.但是实际上,月球是没有国界的星球,登月是真正的实力较量,先登先得仍然是不争的事实,十多年来,在“重返月球”的呼声中,我国的许多专家纷纷呼吁尽快启动月球探测工程,争取在人类登月的探索中做出我们应有的贡献.2000年年底中国国务院发布了《中国航天》白皮书,首次向世界宣布:中国在今后十年内将开展以月球探测为主的深空探测预先研究.这标志着中国的月球探测工作正式启动.
上九天揽月,中国已经做好了准备
专家认为,我国实施月球探测航天工程的时机和条件已经成熟.中国科学院对月球探测的跟踪研究,参与月球探测国际合作研究已有近40年的历史,积累了丰富的经验,同时经过40多年的发展.我国已建立了完整的航天工程体系,具备了实施月球探测工程的基本条件.几十年来,我国发射成功多颗空间环境探测器和空间遥感器,积累了丰富的飞行器在轨运行经验,我国的长征三号A火箭,具有很高的可靠性,其运载能力足以把月球探测器送入月球轨道.多年来,中国空间技术研究院在卫星工程中,开展了“通用化、系列化、组合化”的工作,使空间飞行器的研制水平及可靠性都得到很大的提高.“东方红三号”通信卫星公用平台稍加改动,配置有效载荷,就可以成为低成本、高可靠性的月球探测器平台.
近十多年来,在中国国家航天局的组织下,中科院月球探测首席科学家欧阳自选院士领导的专家组和航天科技集团公司等单位的专家,联合开展了月球探测可行性的研究工作,在许多方面达成了共识,明确了我国月球探测的近期和远期目标.目前专家组已完成了关于开展月球探测的必要性和可行性以及月球探测初步方案的论证,提出了我国月球探测的发展战略和实现途径.其科学目标已经通过了专家评审,我国卫星专家也已对月球探测卫星的发展战略进行了深入的研究.
我国月球探测工程的“三步走”战略
经过综合分析国际上已取得的探月成果,加上世界各国“重返月球”的战略目标和实施计划,考虑到我国国情,专家们认为,我国实施月球探测工程可分为三个发展阶段组织实施.
第一阶段,2005年前后研制和发射我国第一个月球探测器——月球探测卫星,主要用于刘月球能源与资源的分布与规律进行全球性、整体性与综合性的探测,并对月球表面的环境、地貌,地质构造与物理场进行探测,掌握月球探测基本技术,初步构建月球探测卫星航天工程系统,为月球探测后续工程积累经验.其具体目标是:获取月球表面三维影像,分析月球表面各种元素含量和物质类型的分布特点,探测月壤厚度,探测地月空间环境,获得原始太阳风数据,研究太阳风对月球的相互作用,并为后续月球探测工程的发展提供必要的月球轨道空间环境数据.
第二阶段,2010年前后,进行月面软着陆探测与月面巡视勘察,发射月球软着陆器,试验月球软着陆技术;研制和发射月面巡视车、自动机器人,探测着陆区岩石的化学与矿物成分,测定着陆点的热流、岩石剩磁、月表的环境,进行高分辨率摄影和月岩的现场探测或采样分析,为月球基地的选址提供数据.
第三阶段,2015年前后进行月面巡视勘察与采样返回,研制新型月球巡视车,对着陆区进行月面巡视勘察;推出小型采样返回舱、月表钻岩机、月表采样器、机器人操作臂等;在月面巡视车分析取样基础上,采集关键性样品返回地面;同时对着陆地区进行考察,为下一步载入登月探测、建立月球前哨站的选址提供数据,并深化地月系统,尤其是对月球的起源与演化的认识.
实施上述计划后,中国将根据实际情况,择机实施载入登月探测以及与有关国家共建月球基地.
中国月球探测进入倒计时
据来源可靠的消息说,有关部门的科学工作者,正在紧锣密鼓地进行月球探测的前期方案论证和相关技术准备工作.
据有根据的消息透露,我国月球探测卫星航天工程系统,由月球探测卫星、运载火箭、发射场系统、测控系统和地面应用系统五大部分组成.
我国的第一颗月球探测卫星,由有效载荷与卫星平台两部分组成.卫星采用三轴稳定姿态控制方式,工作寿命不少于1年.有效载荷包括CCD立体相机、成像光谱仪、激光高度计、Y/X射线谱仪、微波探测仪、太阳高能粒子探测器、低能离子探测器等.我国月球探测卫星可采用东方红三号卫星平台,根据月球探测任务和有效载荷的要求,对相关系统做相应的设计修改.
东方红三号卫星平台采用三轴稳定方式,已有四颗卫星成功运行的业绩,东方红三号通信卫星自1997年5月发射至今,已经在太空中稳定工作6年,星上各仪器设备均经受了长时间复杂空间环境的考验.平台具有较大的承载、适应性修改和可扩充能力,其构型布局完全可以满足月球探测卫星有效载荷的需求.卫星的推进系统可提供充足的轨道机动,在轨运行一年后尚有余量,可用于进一步的试验.因此选用东方红三号卫星平台,充分继承成熟技术,将使月球卫星的研制经费降低,研制进度、质量和可靠性得到极大提高.
专家认为,用于发射月球探测卫星的运载火箭可使用长征三号A火箭,长征三号A运载火箭是一枚三级液体火箭,可将2600kg卫星送入标准的地球同步转移轨道,它是一种性能稳定、技术成熟的运载火箭,完全具备将月球探测卫星送入轨道的能力.
地球至月球有38万多公里,探测器大约飞行3~5天,能否实现可靠的姿态和轨道控制,使探测器对准太阳或某颗恒星,按预定的轨道飞行;能否有效地接收探测器发出的信号,实施对探测器的指挥和调整;能否保证探测器上的有效载荷经受住长途飞行和月球环境的考验,完成肩负的使命?这些,都是月球探测能否获得成功的关键.目前,中国航天科技集团公司和中国科学院的一大批踌躇满志的专家,正在为实现中国航天第三个梦想而奋斗.