嫦娥四號 為何要去月球背面
編輯: 王瑞穎 | 時間: 2018-12-10 10:10:49 | 來源: 人民網(wǎng) |
12月8日2時23分,嫦娥四號探測器在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射,它的目標(biāo)是月球背面。后續(xù)經(jīng)歷地月轉(zhuǎn)移、近月制動、環(huán)月飛行之后,嫦娥四號探測器將實(shí)現(xiàn)人類首次月球背面軟著陸,開展月球背面就位探測及巡視探測。
探索月球背面有何意義?嫦娥四號將開展哪些科學(xué)研究?我國的探月工程走過了怎樣的歷程?本報記者采訪了相關(guān)專家。
月球背面有什么
嫦娥四號是嫦娥三號的備份星。2014年,嫦娥三號任務(wù)圓滿完成后,國防科工局牽頭組織開展了嫦娥四號任務(wù)實(shí)施方案調(diào)整的論證工作。綜合考慮國際前沿、科學(xué)價值、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)可行性等因素,最終確定了月球背面軟著陸和巡視探測的總體方案。
為何要去月球背面?由于月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期與月球自轉(zhuǎn)的周期相同,所以月球總有一面背對著地球,這一面稱之為月球背面。因此,人類在地球始終無法看到月球的背面,雖然此前已經(jīng)發(fā)射了100多個月球探測器,其中還包括65個月球著陸器,但僅有不載人的環(huán)繞月球軌道器和載人的阿波羅號曾看到過月球背面。中國科學(xué)院月球與深空探測總體部主任鄒永廖告訴記者:“從上世紀(jì)50年代開始,發(fā)射到月球的探測器和軌道器已經(jīng)有100多個。但是從著陸器探測來說,月球背面一次都沒有。嫦娥四號首次在月球背面著陸和就位巡視,這是創(chuàng)造歷史的重大成就。”
據(jù)了解,此次嫦娥四號著巡組合體著陸區(qū),位于月球背面的艾特肯盆地。鄒永廖介紹,月球分為三大地體,即克里普巖地體、斜長高地巖地體、艾特肯盆地地體。“前兩個地體都已經(jīng)被巡視探測過,只有艾特肯盆地地體沒有被近距離巡視探測,在科學(xué)上會有很多新發(fā)現(xiàn)。而且月球背面的巖石更加古老,如果能夠獲取更古老的巖石類型等物質(zhì)成分信息,對我們了解月球的化學(xué)成分演化過程有很大幫助。”
專家表示,艾特肯盆地是目前發(fā)現(xiàn)的太陽系固體天體中最大最深的盆地,直徑大約2500公里,深度約12公里。其90%的面積都分布在月球背面,只有一小部分在月球正面,具有很高的科研價值。
中國探月工程總設(shè)計(jì)師、中國工程院院士吳偉仁說:“一般認(rèn)為這個盆地有可能是當(dāng)時宇宙大爆炸或者后來小天體撞擊形成的,隱含著宇宙最早的一些信息。而且這個盆地的深度有12公里,有助于我們獲取月球深部物質(zhì)的信息。” 據(jù)介紹,嫦娥四號對月球背面地形地貌、礦物組分、巡視區(qū)淺層結(jié)構(gòu)、地幔物質(zhì)等進(jìn)行科學(xué)探測與研究,將為月球資源的開發(fā)利用提供極具價值的第一手資料。
更讓科學(xué)家們感興趣的是,月球背面獨(dú)特的電磁場環(huán)境和地質(zhì)特征,非常適合開展低頻射電探測等空間天文學(xué)研究和月球物質(zhì)成分探測等科學(xué)研究。“由于屏蔽作用,在地面上無法開展低頻射電的觀測。而月球背面的磁環(huán)境非常干凈,到月球背面開展低頻射電天文觀測,這一目標(biāo)應(yīng)該說是天文學(xué)家夢寐以求的,可以填補(bǔ)射電天文領(lǐng)域在低頻觀測段的空白。”鄒永廖說。
嫦娥四號任務(wù)是什么
2016年1月,嫦娥四號任務(wù)經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)正式實(shí)施,包括中繼星和探測器兩次任務(wù)。為了實(shí)現(xiàn)著陸在月球背面的探測器與地球的測控通信和數(shù)據(jù)傳輸,我國于2018年5月21日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射了“鵲橋”中繼星,搭建起地月信息聯(lián)通的“天橋”。目前,“鵲橋”中繼星進(jìn)入環(huán)地月拉格朗日L2點(diǎn)使命軌道,狀態(tài)正常。
據(jù)了解,嫦娥四號任務(wù)的工程目標(biāo),一是研制發(fā)射月球中繼通信衛(wèi)星,實(shí)現(xiàn)國際首次地月拉格朗日L2點(diǎn)的測控及中繼通信;二是研制發(fā)射月球著陸器和巡視器,實(shí)現(xiàn)國際首次月球背面軟著陸和巡視探測。
在科學(xué)任務(wù)方面,嫦娥四號主要是開展月球背面低頻射電天文觀測與研究;開展月球背面巡視區(qū)形貌、礦物組分及月表淺層結(jié)構(gòu)探測與研究;試驗(yàn)性開展月球背面中子輻射劑量、中性原子等月球環(huán)境探測研究。
“嫦娥家族”有哪些成員
在嫦娥四號發(fā)射成功之際,中國的探月之路值得盤點(diǎn)。探月工程也叫嫦娥工程,是我國航天繼人造地球衛(wèi)星和載人航天之后的第三個里程碑,是國家重大科技專項(xiàng)的標(biāo)志性工程。計(jì)劃在2020年前按“繞、落、回”的發(fā)展思路分3期組織實(shí)施,實(shí)現(xiàn)探月工程既定目標(biāo)。
——探月工程一期(2004年—2009年):2004年1月23日,國務(wù)院批準(zhǔn)了國防科工委、財(cái)政部《關(guān)于繞月探測工程立項(xiàng)的請示》,標(biāo)志著月球探測工程一期——繞月探測工程正式立項(xiàng),從而開啟了探月工程的光榮征程。
——探月工程二期(2008年—2014年):2008年2月15日,國務(wù)院批準(zhǔn)探月工程二期立項(xiàng)。主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)在月面軟著陸,開展月面就位探測與自動巡視勘察。
——探月工程三期(2011年至今):2011年1月7日,國務(wù)院批準(zhǔn)探月工程三期立項(xiàng),標(biāo)志著探月工程“繞、落、回”三步走最后一步正式啟動。三期工程擬實(shí)施兩次采樣返回任務(wù),分別命名為嫦娥五號和嫦娥六號任務(wù),將首次采用無人月球軌道交會對接方式實(shí)現(xiàn)月面自主采樣返回。為降低工程風(fēng)險,探月三期決定實(shí)施一次再入返回飛行試驗(yàn)。再入返回飛行試驗(yàn)驗(yàn)證了地月空間往返一系列關(guān)鍵技術(shù)任務(wù)。
從探月工程一期至今,截至嫦娥四號任務(wù)前,我國共進(jìn)行了4次發(fā)射,可謂成果顯著。
——2007年10月24日嫦娥一號成功發(fā)射,11月26日,嫦娥一號衛(wèi)星傳回第一幅月球圖片數(shù)據(jù),標(biāo)志著探月工程一期任務(wù)圓滿成功。嫦娥一號衛(wèi)星在軌有效探測16個月,于2009年3月1日受控撞月,為工程畫上圓滿的句號。探月工程一期首次實(shí)現(xiàn)我國自主研制的衛(wèi)星進(jìn)入月球軌道;利用CCD立體相機(jī)對月球進(jìn)行環(huán)繞探測,獲取了120米分辨率的全月影像圖以及鈾元素含量分布圖等。
——嫦娥二號任務(wù)。2010年10月1日嫦娥二號成功發(fā)射,經(jīng)過在軌探測10個月后,于2011年8月25日飛赴日地拉格朗日L2點(diǎn),并進(jìn)行環(huán)繞探測;環(huán)繞探測近半年后,飛離L2點(diǎn),于2012年12月13日,與圖塔蒂斯小行星近距離交會并獲得清晰圖像;之后飛向更遠(yuǎn)的深空,成為我國首顆繞太陽飛行的人造小行星,創(chuàng)造了中國航天器最遠(yuǎn)飛行紀(jì)錄。嫦娥二號為嫦娥三號驗(yàn)證了部分關(guān)鍵技術(shù),詳勘了落月區(qū)域;在月球軌道有效探測10個月,利用改進(jìn)的CCD立體相機(jī)對月球進(jìn)行了環(huán)繞探測,獲取了世界上首幅7米分辨率的全月圖和1.5米分辨率的局部圖;利用γ射線譜儀、高能粒子探測器、太陽風(fēng)離子探測器發(fā)現(xiàn)了月表鉻元素和微磁層、太陽風(fēng)加減速等現(xiàn)象;獲取了圖塔蒂斯小行星的清晰圖像;創(chuàng)造了中國航天器最遠(yuǎn)的飛行紀(jì)錄。
——嫦娥三號任務(wù)。2013年12月2日嫦娥三號成功發(fā)射,14日探測器如期著陸,15日著陸器與巡視器(玉兔號月球車)成功互拍,標(biāo)志著嫦娥三號任務(wù)取得圓滿成功。嫦娥三號任務(wù)是我國首次在地外天體軟著陸,為中國航天開創(chuàng)了月面就位探測和機(jī)器人巡視探測的新模式。創(chuàng)造了首次研發(fā)地外著陸、巡視航天器平臺,且實(shí)現(xiàn)月面遙操作等中國航天的多個首次。
——再入返回飛行試驗(yàn)任務(wù)。2014年10月24日,探月工程三期再入返回飛行試驗(yàn)器發(fā)射,經(jīng)過8天的飛行,11月1日,在距地球5000公里處服務(wù)艙與返回器受控分離,返回器以“半彈道跳躍式”高速再入地球大氣層,安全精確著陸在內(nèi)蒙古四子王旗,為嫦娥五號任務(wù)奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。此后,服務(wù)艙順利完成了大橢圓停泊軌道飛行段、地月轉(zhuǎn)移段、地月L2點(diǎn)環(huán)繞飛行段、近月制動段和環(huán)月飛行段共5個階段的拓展試驗(yàn),取得豐碩成果。
(《 人民日報 》2018年12月09日 04 版 記者 馮華)
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