探月工程：嫦娥与月球未来有约

  

  “嫦娥一号已完成了对月球进行普查的任务，目前，探月二期工程已批准立项并进入了研制阶段，探月三期工程正在论证。”在日前召开的绕月探测工程科学应用专家委员会第三次会议上，探月工程总设计师吴伟仁对未来我国探月工程的总体设计作了详尽的解释。

  2007年10月24日18时05分，随着嫦娥一号探测器发射升空，中国人的探月之梦开始了漫漫征程，从成功绘制第一幅月球全景图到受控撞月，进一步实现着陆器软着陆探测与月球车巡视探测，再进展到探测器软着陆月面钻取样品并返回地球，这期间还要经历怎样的攻坚战？

  “嫦娥二号、嫦娥三号都属于探月二期工程的范畴，根据现在的步骤，嫦娥二号会在2011年前发射，嫦娥三号会在2013年前发射。”中国科学院院士、中国绕月探测科学应用专家委员会主任欧阳自远在接受《科学时报》采访时说。

  从嫦娥一号发射至今不到两年的时间里，绕月探测工程科学应用专家委员会召开了3次会议，这足以使吴伟仁和专家们体会到各方面对探月科学应用的重视程度之深。

  嫦娥二号是嫦娥一号的备份卫星，两颗星在外形和重量上并没有太大差别。不过它的绕月飞行轨道将由嫦娥一号时的200公里高度降低到100公里，这样它就能把月球看得更清楚。为此，科研人员为它安装了分辨率小于10米的CCD相机，这就比嫦娥一号120米分辨率的相机拍得更清晰、更详细。

  因为嫦娥一号已完成了绘制月球全景图的目标，所以嫦娥二号的目标放在了精细探测月球表面的地形地貌，对月球表面元素分布、月壤厚度、地月空间环境等作更进一步的科学探测。

  除此之外，相比嫦娥一号，嫦娥二号在很多方面都进行了改进，力求高质量地获取信息。

  “例如，嫦娥一号的激光高度计是1秒获得1个月面高程数据，嫦娥二号是1秒获得5个月面高程数据。当然，嫦娥二号主要是为嫦娥三号做准备工作。”欧阳自远说。

  作为嫦娥工程“绕”、“落”、“回”三个步骤的中间阶段，“落”即降落，是将月球着陆器软着陆在月面开展就位探测，着陆器中走出月球车（或探月机器人）进行月面巡视探测。

  “嫦娥三号会真正落月，目前，月球着陆器和月球车正在由航天五院主持研制。”欧阳自远说。

  吴伟仁更将这一过程形容为“探月工程的跨越”，因为这将是我国探测器首次在地外天体上着陆。

  “但肯定要面临恶劣的环境，因为月球车要在月面上过夜。月球表面白天的温度是120摄氏度，而晚上是零下180摄氏度，温差达到300摄氏度。在这样的环境下工作一个月，对各方面的设备要求来说都是一个重大考验。”吴伟仁说。

  探月二期工程任务中，月球表面着陆器的就位探测与月球车的巡视探测，高精度的月球定位与制图对科学目标和工程目标的实现具有至关重要的作用。

  根据在美国多年的研究经历，集参加勇气号和机遇号探测任务超过4年的业务化运行工作经验的中科院遥感应用研究所研究员邸凯昌认为，总结勇气号和机遇号火星车导航定位和地形制图技术现状，对探月二期工程及以后的火星探测工程中的探测车定位与制图也具有借鉴意义。

  欧阳自远介绍说，除了月球车外，嫦娥三号的有效载荷还有测月雷达系统、月基望远镜、紫外相机、全景相机、立体相机、红外光谱仪、X射线谱仪等多种仪器和设备。这些设备目前也处于紧锣密鼓的研制阶段。

  “探月二期工程有效载荷的指标会大幅度提升，也会开设更高的通讯频率，传输的速率更高，容量更大。”欧阳自远说。

  吴伟仁认为，探月工程二期将会在一系列关键技术上取得突破。一是发动机技术，轨道并轨发动机要变推力，这在我国是第一次研制；二是软着陆技术，在软着陆的过程中要实现测距、测速，还有对发动机的控制，着陆地点的选择等都要测定；三是测控技术，我国一直用近地轨道和同步轨道的测控系统来进行深空测控工作，还显得比较吃力，在40万千米的太空，必须发射无线电信号到月球上，这就要建立深空测控网，开辟更多的频段；四是月球车技术，月球车将在月面实现自动检索、自动探测和自主导航。

  “此外，探月二期工程中还将分别在新疆喀什和青岛建立35米测控站和64米测控站。在一期工程中8个有效载荷的技术功能也会促进提升。”吴伟仁说，这些技术的建立将为其他天体的深空测控提供支撑。

  上世纪下半叶以来，美国、前苏联、日本和印度等国家都在竞相开展月球探测。

  “我国的探月工程虽然起步得晚一些，却把我国的航天事业往前推进了一大步，这也是一次重要的飞跃，为我国的深空探测开辟了道路。”吴伟仁说。

  针对探月三期的“回”，“目前正在论证，争取国庆之前实现五大系统的论证。”吴伟仁表示。

  “我国的探月不能落后于日本、印度。”吴伟仁也反复强调，探月工程要做出自己的特色。

  采集月球样本并带回地球，是探月三期工程最主要的目标。“前苏联实现了6次采样，打钻2.6米深，成功了3次，但每一次的样品重量都不多。”吴伟仁希望，我国的探月三期工程可以依靠大口径的长征五号火箭，实现一次采样几公斤的目标。

  “这就需要对月球表明上进行打钻取样，机械手的铲子收集也是一项重要的技术方案。”欧阳自远说。

  此外，专家们认为，采集回来的样品可以在月面分装好，“初步设计用四个盒子进行分装。”吴伟仁说，不过月球表面是高真空，在地球的环境下如何长期保存，还要进一步研究。

  “对于科学研究来说，月球样本比任何东西都珍贵，我们争取变成全球上第三个拥有月球样品的国家。”吴伟仁表示。

  最近，美国发射的月球探测器最大的特点是用卫星撞击月球的南极，并进一步在月球上寻找水。吴伟仁说，过去30年，美国和前苏联对月球一直有比较深入的研究，但还是不够的。“因为月球地质构造等方面的疑团始终没解开，而工程技术方面也有疑团等待我们去探索。现在我们已有机会和条件进行新的探索。”

  “我们把月球定义为当前我国深空探测的起点。”吴伟仁说，“阿波罗登月已逝去了40年，但到现在科学研究还在继续，这更说明科学研究是长期的。”

  而欧阳自远也表示，嫦娥一号的数据研究还将持续较长的时间，嫦娥二号的数据也会提供给全国有关的科学家进行研究。

  吴伟仁认为，我国深空探测的下一个目标主要是进入外太空。“这还需要几个基本能力的建设，一是运载能力，二是测控能力，三是有效载荷的能力。”

  中国工程院院士、运载火箭系列总设计师、国家月球探测工程副总设计师、中国运载火箭技术研究院研究员龙乐豪日前在接受《科学时报》采访时就指出，未来我国新一代运载火箭必须大幅度的提高进入空间的能力，除了满足卫星发射的需求，还应该能满足未来月球探测工程发射较大规模的月球返回探测器、载人航天工程的20吨级空间站等大型有效载荷的需求。而为满足后续载人登月任务的需求，要求运载系统奔月轨道和环月轨道的运载能力分别为50吨和30吨，即使正在研制的长征五号运载火箭系列都没办法完成载人登月任务。

  龙乐豪认为，在利用长征五号火箭的发动机和箭体直径等技术条件的基础上，发展起飞重量约15000吨级的超大型运载火箭，采用轨道交会对接的方式，是我国在2025年前后实现载人登月的现实可行的方案。根据登月规模的需求，后续也可考虑发展起飞重量约3000吨级的重型运载火箭完成建立月球基地等大规模的载人登月任务，并进一步提升我国进入空间的能力。

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