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流星追月:中国航天技术(五):嫦娥飞天梦

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中国航天技术的早年发展虽然从时间维度上来说不落后世界主流太多,但毕竟耐不住基础过于薄弱,这也让几乎每一点成就的取得都要耗费无数人的心血和智慧。为了迅速赶上国际主流,发展与国家规模匹配的航天技术,我们早期也经历了一个虚心学习,甚至笨拙模仿的过程。但必须看到,从很早开始,中国航天技术就已经开始摆脱所谓的老师和参考,走出了一条独立自主的技术路线。如今,中国航天已经达到毫无争议的全球顶级水平,一路走来,最值得书写的除了那一个个载入历史的彪炳瞬间,还有一代代航天人对于自己事业甘于奉献、默默付出的动人执念。

第五节 嫦娥飞天梦

1972年12月7日,美国的阿波罗17号搭载三名宇航员升空,12月11日登陆月球。1978年5月28日,美国送给中国一块阿波罗17号带回来的只有小指尖大小、仅有1克重的月壤样本。美国此举并非完全出于好意,当时的美国已经察觉到中国航天事业迅猛发展的态势。在释放友好姿态的同时,美国还想就此次机会试探中国方面的航天科研能力。

分析样品的重任落到了欧阳自远的身上。当时的欧阳自远已是很有名气的地质学家,远在贵阳考察。接到任务后他火速赶回北京。在欧阳自远等一批优秀科研人员的日夜攻关下,这份月壤的价值被极大程度地发挥出来。仅凭这1克月壤(用来研究的部分近有0.5克),中国方面便发表了数篇论文。同时推断出这块样本是由美国的阿波罗17号带回。

虽然成功地给国人交了一份满意的答卷,但中国的航天科研人员也意识到,中美在对月球的探索和应用领域内还有很大的差距。同时,想要弥补差距,靠国外援助是不可能的。在涉及国防安全的尖端领域,中国只能完全依赖自己。

1991年我们国家成立“月球探测课题组”,确定开展月球探测活动。2004年1月,绕月探测工程立项,命名为“嫦娥工程”。

“嫦娥工程”的实施计划分为三个阶段:“无人月球探测”“载人登月”以及“建立月球基地”。

第一阶段的“无人月球探测”又分为“绕、落、回” 三步,每步设计由一颗卫星和一颗备份卫星来完成,分别是卫星一、三、五号和对应的备份卫星二、四、六号。

第一步“绕”:发射绕月探测器,实现环绕月球探测,对月球进行全球性普查。

2007年10月24日,我国成功发射首颗月球探测卫星嫦娥一号卫星,通过搭载的科学探测仪器获取月球表面的三维立体立体图像、探测月壤特性、探测地球至月亮之间的空间环境与近月空间环境。从人造地球卫星、载人航天,到今天的嫦娥一号,中国从航天大国迈向航天强国的进程又跨出了重要的一步。

2010年10月1日,长征三号丙遥七火箭突破地月转移技术,直接把嫦娥二号送入环月轨道,嫦娥二号离月球的最近点只有15千米,实现了对月球的精确测量。嫦娥一号、嫦娥二号为后续实施探月的“落”和“回”奠定了坚实的技术基础

第二步“落”:首先实现发射的卫星在月球软着陆器,这又是一个突破性的关键技术。然后释放一个月球车,对着陆区域附近进行区域性详查。

2013年12月2日,嫦娥三号携带中国的第一台月球车——嫦娥三号巡视器奔向月球。12月14日,在月球虹湾地区完美软着陆,中国成为世界上第三个掌握这一技术的国家。从“绕月”到“落月”,嫦娥三号跨出了从地球到月球的一大步。嫦娥三号巡视器名为“玉兔”号月球车,12月15日,“玉兔”号驶离着陆器。

“玉兔”号巡视器在地面控制中心的“遥操作”下,完成月面的科学探测任务。简单地说,“遥操作”是指在地面上能够对巡视器进行有效的监管和操控,是深空探测必不可少的一项重要技术。

“玉兔”号月球车具备20度爬坡、20厘米越障能力。与留在落月点的着陆器一起,开展月表形貌和地质构造、月面物质成分和可利用资源、地球等离子体层等科学探测,任务时间为3个月。设计寿命只有三个月的玉兔号,到2016年7月31日超长服役两年多后停止工作。

在2018年12月8日,嫦娥四号被成功送往太空,并要实现第一次在月球背面软着陆,这也意味着我国可以根据探测需求任意选择着陆区。月球背面与始终对着地球的正面不同,从地球上发射的信号无法直接抵达月球背面。为此,还需要先发射一颗中继卫星,通过中继星实现地面指挥中心对处在月球背面的嫦娥四号的控制。

由于嫦娥四号的登月任务要艰难得多,此前,嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥三号都是用长征三号甲运载火箭发射。为了满足嫦娥四号入轨的特殊要求,嫦娥四号是用长征三号乙火箭发射。2019年1月3日,嫦娥四号在月球背面着陆,嫦娥四号由着陆器与巡视器组成,巡视器命名为“玉兔二号”月球车。

第三步“回”:发射月球自动采样返回器,降落到月球表面后,机械手将采集月球土壤和岩石样品送上返回器,返回器再将月球样品带回地球,开展相关研究。

2020年11月24日,嫦娥五号成功奔月。嫦娥五号是中国首个无人月面采样返回探测器,由轨道器、返回器、着陆器、上升器四个器自下而上串联组成,总重量已经达到了8.2吨,是我国重量最重的探测卫星。所以,这次发射使用的是我国新一代大推力长征五号遥五运载火箭。12月1日,嫦娥五号在月球正面着陆后,采集月球样品约1731克。

从人类第一次登上月球之后,就从未放弃过对月球的进一步研究。中国的整个月球探测计划分为“探、登、驻”三个步骤。目前的规划中,除了继续实施在月球采样返回的嫦娥六号任务,在探月之后还将实现载人登月,并最终建立无人或有人驻守的月球科学研究基地。

本章援引资料:

《钱学森》叶永列,上海交通大学出版社,2010年12月1版

《航空发动机原理》王云等,2010年09月,第1版,北京航空航天大学出版社

《援助与限制—苏联与中国的核武器研制(1949—1960)》沈志华,2004年6月15日,专题研究论文

《苏联专家在中国(1948-1960)》沈志华,2015年5月,第3版,社会科学文献出版社

《胡锦涛在庆祝神舟六号载人航天飞行圆满成功大会上的讲话》,胡锦涛,中国航天2005第12期P5-8

《"神舟"号飞船的微重力测量》,薛大同,雷军刚等,物理2004第33卷第5期P351-358

《中国航天员飞天纪实》左赛春,瞭望2003第42期P34-42+6

《腾飞的神舟十号》王泗江,神剑2016第6期P132 1004-4752

《中国的长征5号运载火箭》长风,卫星应用2012年05期

《嫦娥三号“玉兔号”巡视器行为规划方法》,高微、蔡敦波等,北京航空航天大学学报,2017年第43卷,页码P277-284,作者单位:中国载人航天办公室等

《嫦娥三号“玉兔号”巡视器遥操作中的关键技术》吴伟仁、周建亮等,中国科学:信息科学,2014年第4期,主办单位:探月与航天工程中心等

《灵活高效的玉兔号月球车》,司马光,《国际太空》2013年12期

《翩翩神舟我领航》陈祖贵,宁夏人民出版社

《奔月——中国探月总工程师孙家栋》王建蒙,当代中国出版社

《任新民院士传记》谭邦治,中国宇航出版社,2014年1月1版

《搏击天穹——王永志》姚昆仑,新华出版社

《航天拓荒者——中国航天空间环境工程的开拓者黄本诚》张传军、朱晴,中央编译出版社

《漫步太空——神舟七号载人航天飞行先进事迹报告》解放军总装备政治部编

《两弹一星元勋——黄纬禄》中国航天科工集团公司,中国宇航出版社

《欧阳自远传——飞天揽月》澜涛、陈昕,江苏人民出版社

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评论
中国陈建元
庶吉士级
中国航天技术的早年发展虽然从时间维度上来说不落后世界主流太多,但毕竟耐不住基础过于薄弱,这也让几乎每一点成就的取得都要耗费无数人的心血和智慧。
2022-11-12
月丫儿
举人级
中国的整个月球探测计划分为“探、登、驻”三个步骤。
2022-11-12
刘海飞123
少师级
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2022-11-12