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凌步微波:中国探月创造历史,虽迟42年,却最可能大获全胜

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发表于 2019-1-3 20:26:46 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
  在成功发射26天之后,嫦娥四号终于传来了令国人振奋的好消息。2019年1月3日10时26分,嫦娥四号探测器自主着陆在月球背面南极-艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内,实现人类探测器首次月背软着陆,并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图,第一次揭开了古老月背的神秘面纱。此次任务实现了人类探测器首次月背软着陆,首次月背与地球的中继通信,开启了人类月球探测新篇章。

  嫦娥再创人类历史,实现首次月背软着陆

  1月3日上午10点26分,“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区,并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图,这是人类第一次揭开古老月背的神秘面纱。

  经过约38万公里、26天的漫长飞行,1月3日,嫦娥四号进入距月面15公里的落月准备轨道。

  北京航天飞行控制中心大厅内,随着现场工作人员一声令下,嫦娥四号探测器从距离月面15公里处开始实施动力下降,探测器的速度逐步从相对月球1.7公里每秒降为零。

  在6到8公里处,探测器进行快速姿态调整,不断接近月球;在距月面100米处开始悬停,对障碍物和坡度进行识别,并自主避障;选定相对平坦的区域后,开始缓速垂直下降。最终,在反推发动机和着陆缓冲机构的“保驾护航”下,一吨多重的探测器成功着陆在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区。

  落月后,通过“鹊桥”中继星的“牵线搭桥”,嫦娥四号探测器进行了太阳翼和定向天线展开等多项工作,建立了定向天线高码速率链路,实现了月背和地面稳定通信的“小目标”,这也是人类首次实现月背与地球的中继通信。

  11时40分,嫦娥四号着陆器获取了月背影像图并传回地面。这是人类探测器首次在月球背面拍摄的图片,第一次揭开古老月背的神秘面纱。
人类第一次揭开古老月背的神秘面纱

  后续,嫦娥四号探测器将通过“鹊桥”中继星的中继通信,开展设备工作模式调整等工作,择机实施着陆器与巡视器分离。

  嫦娥四号成功降落,是中国航天历史性的一刻,中国成为第一个登陆月球背面的国家。

  月球背面有什么?为何需要先搭“鹊桥”

  在嫦娥四号探测器成功落月之前,全球已进行过130多次探月活动,包括用探测器撞击过月球背面,但是从来没有一个探测器在月球背面进行软着陆。

  由于月球自转周期和公转周期相等,加上被地球潮汐锁定,地球强大的引力让月球总是一面朝向地球,所以人类在地球上只能凭肉眼看见月球的正面,背面则看不见。月球背面到底是啥样,嫦娥四号探测器将第一次身临其境去感触。
月球背面着陆探测尚属国际空白

  月球背面具有不同于月球正面的地质构造,多“山”多“谷”,所以对研究月球和地球的早期历史具有重要价值。地球上经历了多次沧海桑田,早期地质历史的痕迹早已消失殆尽,只能寄望于从月球上仍保存完好的地质记录中挖掘地球的早期历史。因此,对月球背面开展形貌、物质组成、月壤和月表浅层结构的就位与巡视综合探测,可促进对月球早期演化历史的新认知,对研究地球的早期历史也有重要价值。

  嫦娥四号着陆区地形起伏达6000米,是太阳系中已知最大的撞击坑之一,被认为对研究月球和太阳系早期历史具有重要价值。

  此外,接收遥远天体发出的射电辐射是研究天体的重要手段,称为射电观测。由于这些天体的距离遥远,电磁信号十分微弱,所以在地球上,日常生产生活的电磁环境会对射电天文观测产生显著干扰,因此天文学家一直希望找到一片完全宁静的地区,监听来自宇宙深处的微弱电磁信号。

  “月球背面是一片难得的宁静之地,屏蔽了来自地球的无线电信号干扰。这次探测可以填补射电天文领域在低频观测段的空白,将为研究恒星起源和星云演化提供重要资料。”探月工程嫦娥四号任务新闻发言人于国斌说。

  月球背面可屏蔽来自地球的各种无线电干扰信号,因而在那里能监测到地面和地球附近的太空无法分辨的电磁信号,研究恒星起源和星云演化,有望取得重大天文学成果。

  月球背面着陆探测尚属国际空白,也有利于增进人类对宇宙未知奥秘的认知。嫦娥四号探测器项目执行总监张熇曾表示:“因为没有别的探测器到过月球背面,所以不论是探地形还是探月壤成分,应该都是人类第一次获得一手数据。”
鹊桥卫星,搭建地球与月背通信桥梁

  不过,正是由于在地球上永远看不到月球的背面,所以在月球背面着陆的探测器不能直接和地球站进行无线电通信。

  为此,我国于2018年6月14日先把“鹊桥”月球中继星送入地月拉格朗日2点(简称地月L2点)的轨道。在这个使命轨道上,“鹊桥”能同时看到地球和月球背面,并具备在1000米/秒高速在轨飞行中,速度控制精度误差不大于0.02米/秒的超强本领,从而可为在月球背面着陆的“嫦娥四号”与地球站之间提供通信链路,传输测控通信信号和科学数据。

  多国扎堆登月,印度也欲创造历史

  2019年7月16日将是阿波罗11号登月50周年。50年前,人类第一次踏上月球的土地,阿姆斯特朗和奥尔德林成为了首次踏上月球的人类。在这个特殊的年份,许多国家都将太空探索的目标对准了月球。

  2019年的航天活动将开创诸多人类历史上的第一次。美国《福布斯》网站展望称,2019年1月将迎来密集的航天发射,仅月球就会“接待”两批地球来客,它们将开创人类探月历史上的两个“第一次”。

  1月初,中国嫦娥四号月球探测器将在月球冯·卡门环形山软着陆并展开巡视,这是人类历史上首次与月球背面“亲密接触”。

  印度也将展开本国第二次月球探测行动,计划于1月31日发射“月船2号”探测器,“史上首次造访月球南极”。“月船二号”原定于2011年发射,俄罗斯退出合作后,计划不断推迟,2018年也曾多次声称要发射,但又因为各种原因不得不推迟,至今已推迟了8年之久。

  这还不是今年造访月球的全部来客。美国“太空”网站1日称,以色列初创公司SpaceIL将在2月利用美国太空探索技术公司(SpaceX)的“猎鹰9”火箭发射月球探测器,并于4月在月球宁静海区域着陆。中国嫦娥五号月球探测器可能会在2019年年底登陆月球。美国《天空和望远镜》杂志网站则透露,包括德国、美国和印度等多国私营机构也纷纷计划在2019年发射月球探测器。

  对于多国集中在2019年开始探月计划,中国航天专家庞之浩解释说,这其中有几分巧合,但也是各国经济和技术发展到一定阶段的必然。他表示,冷战期间美苏引领的第一次探月高潮以政治目的为主,因此在1976年之后,这类不惜血本的探月行动一度陷入长期停滞。

  但随着技术更新换代,从上世纪90年代开始,出于科研目的以及开发月球资源等多种因素的综合推动,各国形成新的探月高潮。月球不但拥有氦-3等丰富的战略性矿产资源,而且还是载人登陆火星的理想中转站,因此欧洲、日本、中国、印度等都先后提出本国的月球探测计划。

  2018年11月29日,俄罗斯联邦航天局发布消息称,俄罗斯将在2040年前实施开发月球计划,寻求在月球上建立基地。与此同时,美媒CBS报道称,美国国家航空航天局(NASA)宣布计划10年内实现人类再次登陆月球。

  一场登月的国际竞赛正在重新展开。

  中国迟到42年,但“最有可能获胜”

  “一项雄心勃勃的对月球背面的探测任务即将实现——这是中国在挑战美国长达半个世纪的太空霸权上,众多计划性的里程碑中最直接的一个。”

  12月31日,《华尔街日报》发布题为《中国在太空寻求主导》的报道,以嫦娥四号探测器即将在1月3日左右登陆月球背面、中国将成为世界上第一个实现此举的国家为例,表示在太空领域,美国曾经“至高无上”的地位正受到挑战。

  美国曾准备放弃载人航天计划,转而支持无人探索,不过后来又改变了立场。2017年12月,美国总统特朗普签署了一项太空政策指令,概述了载人登陆月球和火星的计划,并开始准备一支新的太空部队,以“对抗”中国,被认为有意重启里根政府的“星球大战计划”。

  虽然太空对美国决策者来说再次变得重要,但美国的努力已经失去了重点,自里根时代以来一直资金不足。自2011年航天飞机项目结束以来,美国不得不依靠其他国家将美国宇航员送入太空。一些分析人士表示,美国2023年将宇航员送上月球、2033年送上火星的时间表似乎难以实现,而且很容易成为政治重心转移的牺牲品。

  美国奥本大学研究中国太空计划的专家南拉塔·戈斯瓦米表示,在地球上,美国和中国已经是对手,在太空领域,两国也是主要的竞争者,目的是确定“谁将能够获得太空的巨大资源,确保贸易路线的安全,并制定太空贸易的规则”。

  她认为,中国“最有可能获胜”,这要归功于有条不紊的计划,为未来几十年制定了明确的目标。

  作为太空竞赛的后来者,中国在2003年进行了首次载人航天飞行,比苏联和美国首次实现这一壮举晚了42年。但全球资金最充裕的太空机构中,中国国家航天局仅次于美国国家航空航天局,其反卫星武器等军事能力的发展,以及繁忙的任务日程令美国感到震惊。

  中国的支出在很长一段时间内目标更加明确,兼具可实现的时间表和坚定不移的高层支持。与此形成鲜明对比的是,美国早前资助了一个让宇航员重返月球的项目,但在2010年取消。

  “中国制定长期目标,并去实现,” 戈斯瓦米说,“他们认为月球是可持续发展的巨大能源,计划使月球‘工业化’。”

  2018年,中国实现了37次宇航发射,数量上首次超过其他任何国家;12月27日,中国宣布北斗三号基本系统完成建设,开始提供全球服务,将于2020年全面完成北斗三号全球组网建设,成为美国GPS的真正竞争对手。
叶培建:月亮就是钓鱼岛,火星就是黄岩岛

  至于为何坚持探月,甚至探测更加遥远的火星,2017年3月,中国探月工程总指挥叶培建院士在中央电视台节目上表示,“我们从明朝开始丧失了我们的海洋权利,而宇宙就是个海洋,月亮就是钓鱼岛,火星就是黄岩岛,我们现在能去却不去,将来后人是要怪我们的。别人去了,别人占下来了,你再想去都去不了。这一条理由就够了!”
探月再获里程碑,建立“月宫”还远么?

  “嫦娥四号”探测器成功着陆月球背面,无疑开启了月球探索的一个新时代,是中国航天实力迅速赶超的又一明证。但与美国已着手组建太空军及“星球大战”不同,中国的太空计划是和平而开放的,嫦娥四号就搭载了来自不同国家的科学仪器,收集来的一手科研数据将会对外全部公开,欢迎全世界科学家共同研究,预计在2022年前后建成的中国空间站也已向全球发出合作邀请,而美国此前却一直阻止中国加入国际空间站,两相对比,高下不言自明。中国取得的每一个进步,在美国看来都是威胁,但能让美国闭嘴的只有实力。中国不会陷入美国所谓的太空军备竞赛,但一定会按照自己的节奏完成自己的太空探索计划。此次成功探月只是一个新的起点,建立“月宫”才是“嫦娥工程”的终极目标,相信在不远的将来,这一美丽的神话终将成为现实。

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