嫦娥四號(hào)升空探月 正式開(kāi)啟中國(guó)深空探測(cè)大門(mén)

“地球是人類(lèi)的搖籃，但人類(lèi)不可能永遠(yuǎn)被束縛在搖籃里”。——俄羅斯火箭專(zhuān)家齊奧爾科夫斯基

2018年12月8日凌晨2時(shí)23分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射嫦娥四號(hào)探測(cè)器，開(kāi)啟了月球探測(cè)的新旅程。

自古至今，月亮是人類(lèi)能夠觀察到的最清晰的天文現(xiàn)象?！霸佋隆币渤蔀楣糯?shī)詞中的一大主題，而關(guān)于月亮的神話(huà)傳說(shuō)也數(shù)不勝數(shù)，比如廣為人知的嫦娥奔月，傳說(shuō)中的玉兔和廣寒宮。

月亮的神秘感吸引著人類(lèi)不斷去探索，而隨著科技的進(jìn)步，人類(lèi)更是有了近距離接觸月亮的可能。國(guó)人探月的悠久情結(jié)更是寄托在了“探月工程”，大家都接地氣地稱(chēng)之為“嫦娥工程”。

眾所周知，中國(guó)的“探月工程”分為“繞”、“落”、“回”三部曲，陸續(xù)由由嫦娥一號(hào)、二號(hào)、三號(hào)、四號(hào)和五號(hào)完成。其中，尚未發(fā)射的嫦娥五號(hào)將實(shí)現(xiàn)“回”的目標(biāo)。嫦娥四號(hào)則是正在開(kāi)展的探月工程的重要的階段，其承載了眾多“首次”，而且任務(wù)艱巨。

但“探月工程”已經(jīng)成為中國(guó)深空探測(cè)的第一站，是實(shí)現(xiàn)中國(guó)人千百年來(lái)從仰望星空、思索星空發(fā)展到走入星空、探測(cè)星空的基礎(chǔ)。也是人類(lèi)“再造一個(gè)地球”的必經(jīng)之路。

神秘的月球背面

“我對(duì)嫦娥四號(hào)非常有信心！”中國(guó)空間技術(shù)研究院技術(shù)顧問(wèn)、中科院院士葉培建在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》近期的采訪時(shí)表示。

嫦娥四號(hào)2018年12月如期在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，這是在嫦娥三號(hào)完成落月任務(wù)之后，葉培建再次爭(zhēng)取到的發(fā)射任務(wù)，這次嫦娥四號(hào)要落在月球背面?！斑@是個(gè)創(chuàng)舉”。

因?yàn)?，嫦娥四?hào)首次嘗試在月球背面軟著陸，首次在拉格朗日L2點(diǎn)進(jìn)行月球中繼通信、首次在月球背面進(jìn)行巡視勘測(cè)、首次在月球背面利用其特殊環(huán)境開(kāi)展甚低頻科學(xué)探測(cè)等。

月球背面地形復(fù)雜，而且月球擋住了電磁波，使得地球上難以遙控和指揮背面的探測(cè)器，相對(duì)于正面，在月球背面軟著陸的難度要大得多。既然如此，為何非要在背面著陸?

中國(guó)月球探測(cè)工程首席科學(xué)家歐陽(yáng)自遠(yuǎn)在公開(kāi)演講中表示，因?yàn)橛钪嬗泻芏嗟男畔ⅲ貏e長(zhǎng)波輻射，到不了地球，這意味著很多宇宙的重要信息人類(lèi)一點(diǎn)兒都不知道?！斑@是地球的電離層的干擾，不但干擾了我們整個(gè)的地球，把月球的正面也干擾了，所以科學(xué)家希望能夠在背面接受這部分信號(hào)，這是唯一的一個(gè)地方，所以我們一定要到月球背面去?！睔W陽(yáng)自遠(yuǎn)表示。

第二，月球正面訴說(shuō)著30億年到40億年這段歷史，但是大于40億年到45億年，最古老的歷史，正面得不到。

“月球背面砸了一個(gè)大坑，1000多公里，把里面老的東西都給扒拉出來(lái)了，就降落在那，這樣可以做出月球最古老的5億年的歷史，球的歷史才搞清楚，只有到那去才行。所以必須到月球背面，這是我們今年要完成的任務(wù)?！睔W陽(yáng)自遠(yuǎn)認(rèn)為。

其實(shí)，早在今年5月，嫦娥四號(hào)的中繼衛(wèi)星——鵲橋已經(jīng)成功實(shí)施軌道捕獲控制，進(jìn)入環(huán)繞距月球約6.5萬(wàn)公里的地月拉格朗日L2點(diǎn)的Halo使命軌道。

“鵲橋”的命名很形象，顧名思義就是要為嫦娥四號(hào)探測(cè)器提供地月中繼通信支持，解決與月球背面通訊問(wèn)題，提供地月中繼通信支持。

探月史

嫦娥四號(hào)是我國(guó)“探月工程”的重要一步。

1957年蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星，宣布了人類(lèi)空間時(shí)代的到來(lái)。1960年蘇美開(kāi)始了火星探測(cè)，1961年加加林上天，1969年阿姆斯特朗登上了月球。但是那個(gè)時(shí)候我國(guó)一窮二白。改革開(kāi)放后，1994年，我國(guó)開(kāi)始進(jìn)行探月活動(dòng)可行性和必要性的研究;2001年進(jìn)入論證階段;2004年，經(jīng)過(guò)10年醞釀，探月工程正式立項(xiàng)。

同時(shí)，提出中國(guó)的“探月工程”將分為“繞”、“落”、“回”3個(gè)階段完成：即第一階段研制和發(fā)射我國(guó)首顆月球探測(cè)衛(wèi)星，實(shí)施繞月探測(cè);第二階段實(shí)現(xiàn)首次月球軟著陸和自動(dòng)巡視勘測(cè)，實(shí)現(xiàn)“登月”后的科研勘察;第三階段實(shí)現(xiàn)首次月球樣品自動(dòng)取樣返回探測(cè)，帶回真實(shí)的月球樣本。

按照規(guī)劃，2007年10月24日，嫦娥一號(hào)從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心升空，并順利完成任務(wù)。這是我國(guó)首次月球探測(cè)工程的成功，是繼人造地球衛(wèi)星、載人航天飛行取得成功之后，我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展的又一里程碑，標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入世界具有深空探測(cè)能力的國(guó)家行列。

2010年國(guó)慶節(jié)發(fā)射了嫦娥二號(hào)，衛(wèi)星軌道合計(jì)、導(dǎo)航控制、熱控、X波段測(cè)控、微小相機(jī)視頻成像等各技術(shù)驗(yàn)證項(xiàng)目都按程序飛行兵取得了成功。

作為探月二期工程先導(dǎo)星，不僅在探月成果上更進(jìn)一步，還為后續(xù)落月任務(wù)奠定了基礎(chǔ)，并且成功開(kāi)展了多項(xiàng)拓展試驗(yàn)。其完成了地日拉格朗日2點(diǎn)探測(cè)，以及對(duì)圖塔蒂斯小行星的飛越探測(cè)，取得了珍貴的科學(xué)數(shù)據(jù)。

歐陽(yáng)自遠(yuǎn)透露，那時(shí)候最操心的是太陽(yáng)老爆發(fā)產(chǎn)生一些問(wèn)題，對(duì)地球有很大的威脅，嫦娥二號(hào)打開(kāi)儀器檢測(cè)太陽(yáng)，飛到L2點(diǎn)，監(jiān)視體驗(yàn)，一直在那235天，得到很多數(shù)據(jù)。

2013年12月2日，嫦娥三號(hào)探測(cè)器完成落月任務(wù)，據(jù)了解，當(dāng)時(shí)嫦娥三號(hào)降落到了制定地點(diǎn)——彩虹灣。

“要降落到指定地點(diǎn)，最大的問(wèn)題是不能用降落傘，因?yàn)楸砻媸钦婵?，用降落傘也是白搭，一點(diǎn)用都沒(méi)有。越掉越快，不控制要摔得粉碎，因此，在其底下安了發(fā)動(dòng)機(jī)，一面往下掉，一面往上推，慢慢掉，最后調(diào)到距離地面100米左右。”歐陽(yáng)自遠(yuǎn)講述道。

這剩下的最后100米意味著著陸器要自行判斷，因?yàn)閭骰嘏恼招枰?.3s，再?gòu)牡厍騻鬟^(guò)指令又需要1.3s，對(duì)100米的距離這樣的時(shí)長(zhǎng)是不允許的。因此，嫦娥三號(hào)的著陸器高等智能，自己判斷成功著落。

“后來(lái)，中國(guó)向國(guó)際申請(qǐng)，把這個(gè)彩虹灣命名為廣寒宮，2015年得到了批準(zhǔn)。所以月亮上有一個(gè)真正的廣寒宮，以中國(guó)命名?！睔W陽(yáng)自遠(yuǎn)自豪的表示。

正在執(zhí)行任務(wù)的嫦娥四號(hào)也創(chuàng)造了多個(gè)首次。尚未發(fā)射的嫦娥五號(hào)則肩負(fù)了“回”的任務(wù)目標(biāo)。嫦娥五號(hào)之后，中國(guó)探月三期的目標(biāo)將全部完成。

但中國(guó)進(jìn)一步探月的腳步不會(huì)停止，緊接著迎來(lái)探月工程的第四期：開(kāi)展以機(jī)器人為代表的月球南北極探測(cè)、建立無(wú)人的月球科考站，讓著陸器、機(jī)器人和地面上的人更好地聯(lián)合工作等。

打開(kāi)深空探測(cè)大門(mén)

對(duì)于探月工程的意義，零壹空間CEO舒暢表示，探月工程是人類(lèi)共同的任務(wù)與使命，代表了人類(lèi)對(duì)未知的探索和向往，人類(lèi)總有一天要離開(kāi)這個(gè)孕育人類(lèi)的星球，走向更加深遠(yuǎn)的宇宙空間。

“開(kāi)發(fā)月球資源已經(jīng)成為未來(lái)航天大國(guó)戰(zhàn)略角逐的一片熱土?！笔鏁潮硎尽?

從目前已經(jīng)取得的月球探測(cè)成果表明，月球上特有的能源和礦產(chǎn)是對(duì)地球資源的重要補(bǔ)充和儲(chǔ)備，將對(duì)人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

“中國(guó)雖然錯(cuò)過(guò)了第一輪探月，但在新一輪的探測(cè)熱潮中，決不能落后?！笔鏁痴J(rèn)為。

北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院助理研究員郭弟均也表示：探月工程是中國(guó)深空探測(cè)的第一站，對(duì)未來(lái)月球基地建設(shè)、資源開(kāi)發(fā)利用，以及其它地外天體的探測(cè)具有開(kāi)創(chuàng)性和指引性的意義，是實(shí)現(xiàn)中國(guó)人千百年來(lái)從仰望星空、思索星空發(fā)展到走入星空、探測(cè)星空的基礎(chǔ)。

未來(lái)宇航研究院創(chuàng)始人牛旼認(rèn)為，我們國(guó)家探月工程雖然起步時(shí)間晚于前蘇聯(lián)和美國(guó)，但是起點(diǎn)很高，實(shí)現(xiàn)了跨越式的發(fā)展。

相比其他國(guó)家，我國(guó)探月工程成本低，比如2007年發(fā)射的嫦娥一號(hào)作為首個(gè)探測(cè)任務(wù)總經(jīng)費(fèi)僅有“北京市修兩公里地鐵的錢(qián)”。

雖然成本低，當(dāng)任務(wù)成功率高，阿波羅時(shí)期美國(guó)和前蘇聯(lián)的月球探測(cè)任務(wù)中，約有三分之一的任務(wù)是失敗或部分失敗的，而中國(guó)前面的三次探月任務(wù)均獲成功。這雖然與現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展密不可分，但作為中國(guó)探月從無(wú)到有的跨越依然是充滿(mǎn)困難和挑戰(zhàn)的，這些成績(jī)也鼓舞中國(guó)人將這項(xiàng)事業(yè)繼續(xù)成功地發(fā)展下去。

另外，現(xiàn)階段中國(guó)探月工程以工程目標(biāo)為主，科學(xué)目標(biāo)其次。郭弟均也提醒道，中國(guó)探月工程的經(jīng)費(fèi)主要用于前期探測(cè)任務(wù)的順利研發(fā)，對(duì)后期數(shù)據(jù)分析和科學(xué)研究方面的經(jīng)費(fèi)支持很少。

但探月工程系列的成功標(biāo)志著中國(guó)打開(kāi)了深空探測(cè)的大門(mén)，有能力有實(shí)力對(duì)地球之外的天體進(jìn)行探測(cè)甚至著陸，是對(duì)中國(guó)科技水平的檢驗(yàn)和展示，有助于提高中國(guó)在國(guó)際上的地位，提高中國(guó)人的自豪感。

再造一個(gè)地球

2020年將迎來(lái)第一個(gè)一百年。而在中國(guó)航空航天領(lǐng)域有著一個(gè)重要的計(jì)劃：按照目前的計(jì)劃，2020年左右，中國(guó)首次火星探測(cè)將一次實(shí)現(xiàn)繞飛、著落和巡航，這是國(guó)際上沒(méi)有先例的;2025年-2030年，第二次探測(cè)將實(shí)現(xiàn)從火星取樣返回。

而在“嫦娥之父”、中國(guó)月球探測(cè)工程首席科學(xué)家、中科院院士歐陽(yáng)自遠(yuǎn)心中有著個(gè)“再造一個(gè)地球”的夢(mèng)想。

歐陽(yáng)自遠(yuǎn)公開(kāi)場(chǎng)合演講時(shí)講述了火星探測(cè)的必要性：到火星上干什么?火星上有沒(méi)有生命?第二，火星本體有很多科學(xué)問(wèn)題。第三要了解火星的環(huán)境，科學(xué)家有一個(gè)最大的夢(mèng)想，地球承載著很多人，全部的人類(lèi)，但是這個(gè)地球不安全，有很多潛在的危險(xiǎn)，再加上人類(lèi)自己犯的錯(cuò)誤，把地球搞得都不能居住了，這些問(wèn)題我們一定要給人類(lèi)準(zhǔn)備第二個(gè)棲息地。沒(méi)有選擇，最好的就是改造火星。

目前，人類(lèi)已經(jīng)對(duì)火星探測(cè)了40多次，美國(guó)曾于2011年發(fā)射了“好奇號(hào)”火星探測(cè)器。2012年8月，好奇號(hào)成功登陸火星表面，是世界上第一輛采用核動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的火星車(chē)。

歐陽(yáng)自遠(yuǎn)表示，將火星改造成一個(gè)適宜人類(lèi)生存與發(fā)展的綠色星球，至少有7個(gè)主要科學(xué)技術(shù)問(wèn)題：提高火星表面溫度，增加打氣濃度，改變打氣組分;建立火星表面生態(tài)環(huán)境;建立火星農(nóng)牧業(yè);解決糧副食品自給;建設(shè)能源和原材料工業(yè)設(shè)施;建設(shè)人類(lèi)生活基礎(chǔ)設(shè)施;實(shí)施火星旅行或火星移動(dòng)。

不過(guò)，對(duì)于改造火星的愿望，眾多科學(xué)家認(rèn)為這不是一朝一夕可完成的，需要漫長(zhǎng)的階段，可能需要200-300年的時(shí)間。

無(wú)論是探月工程還是火星的探測(cè)，都代表著人類(lèi)對(duì)未知的探索和向往。人類(lèi)終究不會(huì)永遠(yuǎn)束縛在地球這個(gè)搖籃里。