國慶獻禮嫦2奔月

月亮，離我們很遠；但是，我們離月亮已越來越近。2010年10月1日18時59分57秒，搭載著嫦娥2號衛星的長征3號丙運載火箭在西昌衛星發射中心點火發射。

嫦娥2號原本是嫦娥1號的備用星，在嫦娥1號圓滿完成任務之后，嫦娥2號的主要任務就轉變為替嫦娥3號踩點。嫦娥2號完全“中國造”。據有關報道顯示，哈爾濱為嫦娥2號提供了膠黏劑、鋁合金筋骨以及支撐天線的展開臂等科研成果：衛星“骨架”與潤滑油多為“重慶造”：河北主要貢獻了測控、可視化、制氫設備的相關技術與配套零部件和電路板；關鍵部位的配套軸承，則來自河南。

嫦娥2號衛星質量為2480千克，其中燃料質量約1300千克，7種科學探測設備重約140千克。發射嫦娥2號的長征3號丙運載火箭全長54.84米，起飛質量345噸，運載能力為3.8噸，嫦娥2號發射將是長征系列火箭的第131次飛行，2010年中國第10次航天發射。相比嫦娥1號先發射到地球附近的調相過渡軌道，再經過多次調整進入奔月軌道，嫦娥2號取消了調相軌道飛行，改為直接進入地月轉移軌道。由于采用了不同的軌道設計，嫦娥2號用5天即可到達月球，將嫦娥1號近14天的奔月時間大大縮短。

嫦娥2號衛星在奔月途中，將視情況進行2-3次軌道修正，以保證與月球準確交會。相比嫦娥1號在200千米處的近月捕獲，嫦娥2號實施近月捕獲時飛行速度更快、軌道更低、制動量更大。同時，月球不均勻重力場對衛星軌道的攝動影響也相應增大，大大提高了對衛星制動控制精度的要求。在嫦娥2號任務實施過程中，將首次試驗低密度校驗碼遙測信道編碼技術，以提高星地通信能力；首次試驗×頻段測控體制和校差差分單向測距等技術，以提高衛星測定軌精度：首次開展紫外敏感器自主導航、高速數據傳輸等試驗，為后續探月及深空探測任務積累重要的技術基礎。我國新研制的CCD相機采用多條線陣CCD對同一目標多次曝光的原理，以滿足分辨率提高對相機曝光的控制要求，是我國相關載荷研制技術的一個重要突破。嫦娥2號的傳輸科學數據的能力已是嫦娥1號的2倍，從3兆碼(3兆月吵)的速率擴展到6兆碼速率。嫦娥2號還會試驗12兆碼的傳輸能力，這將保證衛星獲得的高分辨率數據能夠盡快傳到地面。

嫦娥2號衛星隨身攜帶了執行探測任務的7種儀器裝備：TDI—CCD立體相機、激光高度計、×射線譜儀、y射線譜儀、微波探測器、太陽高能粒子探測器和太陽風離子探測器。為嫦娥3號實現月球軟著陸進行部分關鍵技術試驗，并對嫦娥3號著陸區進行高精度成像，獲得更清晰、更詳細的月球表面影像數據和月球極區表面數據，因此這次搭載的CCD照相機的分辨率將更高。

由于月球上既有數千米的高山，也有幾千米的深谷，光用CCD立體相機還不能精確測量出高山和深谷的高度、深度，需要激光高度計助力。激光高度計相當于激光雷達，可以打一束激光到月球表面，并接受反射光。這樣，通過計算激光返回時間，就可以獲得衛星離月球表面的距離。嫦娥2號上的激光高度計經過改進，探測頻度由嫦娥1號的1秒鐘采一個點，增加到1秒鐘采5個點，相當于衛星繞月球每飛300米就有一個探測點，密度增加了5倍。利用TDI—CCD立體相機可獲取分辨率更高的月球表面三維影像，結合激光高度計獲取的月表地形高程數據，可獲取月球表面高精度地形數據，為后續著陸區優選提供依據。同時，也為劃分月球表面的地貌單元精細結構、斷裂和環形構造，提供原始資料。y射線譜儀主要通過測量月表物質的y射線，探測有用元素的含量和分布，該儀器已于10月4日開機，完成了y射線宇宙彌漫背景數據的獲取。×射線譜儀的功能是通過測量月表物質的熒光×射線譜，獲得月球表面有用元素的含量和分布。微波探測儀主要用于測量不同深度的月球土壤微波輻射亮溫，進而反演出月壤厚度的信息。太陽高能粒子探測器主要通過對來自太陽的帶電粒子通量的分析，獲得地月空間環境的科學數據。太陽風離子探測器主要探測原始太陽風離子能譜等反映地月空間環境的重要數據。

一方面，嫦娥2號運行和探測獲得的大量科學數據傳輸，將對地面應用系統形成考驗；另一方面，由于嫦娥2號需要執行科學任務，有時候需要變換姿勢，因此，測控系統需要時刻關注衛星狀態，并在必要時修正姿態，保持正常軌道。此外，嫦娥1號衛星攜帶的CCD相機為自主完成成像，圖像分辨率較低：而嫦娥2號任務為滿足月球虹灣地區高分辨率成像需求，需要地面利用軌道預報生成CCD相機相關參數數據，并注入衛星才能完成成像。降軌探測，將在距月球15千米處拍攝嫦娥3號落月備選著陸區。

嫦娥2號配合運載火箭驗證地月轉移軌道直接發射技術：驗證距月面100千米近月制動的月球軌道捕獲技術；驗證100千米×15千米軌道機動與飛行技術等。(探測使命)獲取更高精度月球表面三維影像；探測月球物質成分；探測月壤特性，探測地月與近月空間環境等。

嫦娥2號衛星在100千米的環月圓軌道上調整并運行一段時間，將在月球背面自主降軌，進入一個近月點15千米、遠月點100千米的橢圓軌道，然后順軌道飛到月球正面的虹灣上空15千米處。衛星上搭載的新研制的TDI—CCD立體相機將對這片地區進行優于1.5米分辨率的成像，勘察地形地貌。嫦娥3號探測器的月球備選著陸區虹灣位于月球的正面，而嫦娥2號衛星要想在最近點接近虹灣，就必須在其反方向降軌，位置恰恰在月球的背面。當衛星飛經月球表面高約6～7千米的山峰時，兩者最小間距可縮短為8～9千米，可謂是一次最親密的接觸。而離月球越近，衛星經受的熱度越高，這對衛星的熱控設計也是一個考驗。可以預見的是，嫦娥2號的科學探測結果，將非常值得期待。

2004年初，我國政府正式宣布啟動繞月探測一期工程，并命名為“嫦娥工程”。月球探測衛星是整個月球探測工程中的重中之重。就像其他國家都為自己的月球探測工程取一個名字一樣，中國的月球探測工程取了一個非常浪漫的名字，叫“嫦娥工程”。

實施“嫦娥工程”，將為人類開發利用月球資源做準備。人類已取得的月球探測成果表明，月球上特有的礦產和能源，是對地球資源的重要補充和儲備。比如，月球上大量存在的氦－3，據初步估算，月球上蘊藏的氦－3可供人類使用1萬年以上。目前的核聚變研究主要以氘和氚為原料，但因氚容易污染環境，也會對人體健康造成影響，而氦－3是氦的同位素，能在核聚變反應中釋放巨大能量，而且幾乎不產生放射性污染，被認為是21世紀人類社會完美的能源原料。另外，由于月球上太陽輻射強，每年可產生12億千瓦的能量，因此，在月球建立太陽能發電站也可能成為人類獲取新能源的途徑之一。

嫦娥工程的國際環境

俄羅斯的月球探測步驟以“月球－2”探測器為標志，進行月球表面硬著陸，直接命中月球。在接近月球過程中，發回圖像并試驗月球表面的堅實程度，為軟著陸做準備。“月球－3”探測器則沿拋物線或雙曲線規定從月球近旁飛過，對月球攝像，獲取地形地貌信息，并探測近月空間環境。而“月球－9“探測器則從近月軌道進行制動，利用反推火箭減速，最后探測器平穩降落在月球表面，試驗月球表面的承受能力，拍攝高分辨率照片，并進行月震、月壤成分、月球磁場等測定。“月球－10”探測器則環繞月球飛行，對月球照相，探測近月空間環境等。“月球－16”探測器在月球軟著陸后取樣并返回地球。“月球－17”探測器在月球上軟著陸后，釋放月球車，對月球進行攝影、月壤分析等自動巡視探測工作。另外，俄羅斯利用“探測器一5、6”飛越月球并返回，主要目的是試驗從月球到地球返回技術，為載人登月進行技術試驗。

美國的月球探測步驟發射“先驅者”探測器，在月球近旁飛越。發射“徘徊者”探測器，在月球表面硬著陸。發射“堪測者”探測器，在月球表面軟著陸。發射月球衛星，對月球照相，為載人登月選擇地址。發射不載人和載人飛船，試驗載人登月和返回技術，實旌載人登月。美國于1994年以來，發射月球衛星，對月球資源和能源進行更為詳細的探查，為重返月球，進行月球資源和能源的開發利用以及建立月球基地做準備。

可以看出，盡管俄羅斯和美國在月球探測步驟上有所不同，但都是由易到難，逐步深入，分步實施。

嫦娥工程“三步走”

中國的月球探測活動是在基本掌握了地球軌道航天器研制、發射和運行控制技術的基礎上實施的，比俄羅斯和美國早期月球探測具備了更堅實的技術基礎。經過綜合分析國際上月球探測已取得的成果，以及世界各國“重返月球”的戰略目標和實施計劃，考慮到我國科學技術水平、綜合國力和國家整體發展戰略，有關方面確定了“嫦娥工程”將分為“繞、落、回”三步走的發展目標。

第一步：實現繞月飛行。研制“嫦娥1號”月球探測衛星，在2007年實現圍繞月球飛行，開展對月球的探測活動。這些探測活動包括看看月球究竟長得什么樣，為月球畫像，分析月球上的土與地球土有什么不一樣的地方，化驗各種成分的含量，測量月球的環境究竟是怎么樣的，為以后探測器著陸選擇著陸地點，等等。通過“嫦娥1號”月球探測衛星的發射，我國突破了從地球到月球38萬千米的遙遠路途上，月球衛星怎樣飛，到達月球后，衛星怎樣按照地面技術人員的指揮在軌道上飛行和工作，怎樣對付月球上300多度溫差等月球探測的基本技術，為后續任務的開展掃清障礙。

第二步：探測器在月面上降落。預計在201 2年前后，我國將發射一顆月球軟著陸器，對月球進行實地探測。這個探測器還將攜帶一臺月球車，進行首次月球軟著陸，用月球車對月球表面進行自動勘察。到那個時候，我國的月球車將緩緩地行進在月球凹凸不平的山谷和廣闊的平原上，車上的照相機和其他各種探測裝置都將睜大眼睛，把所到之處看到和感受到的地形、地貌、環境、溫度等信息傳回到地球的數據接收站。自動機器人也將伸出長長的手臂采集月壤和月球巖石進行化學成分、礦物組成分析，還將安裝月震儀、探月雷達，探測月球身體內部的結構，去看看月球的五臟六腑。著陸器上還將設置一系列天文儀器，開展月球天文觀測。這些工作除了可以供地面科學家進行月球有關科學的研究外，還將為以后的月球基地建設提供數據。

第三步：探測器進行月面巡視勘察與采樣返回。大概在2017年前后，我國發射的月球著陸器將再次在月面上實現軟著陸，進行近距離考察，并獲取月面的樣品。著陸器的艙門打開后，新型月球車將從艙內緩緩駛出，分辨率更高的相機將對月球拍照。這臺著陸器還將把一臺月球表面鉆巖機送到月球上。隨著月表鉆巖機的轉動，所鉆下來的月球內部的巖石粉末將被放到標本收集器里，靈活的機器人也將不停地伸出手臂，撿起月面的石頭，放到標本收集器里。新型月球車完成了在月球表面上的探測和采集樣品工作后，把采集到的標本放進返回艙，返回艙將在地面的控制下返回地球。通過這樣一段時間的工作，除了采集了極有價值的樣品、標本供科學家研究外，也為我國月球探測的下一步目標，即載人登月探測、建立月球前哨站乃至建設月球基地的選址提供數據。

“三步走”的計劃完成后，在對月球的了解進一步加深的同時，我國將根據國際上的月球探測發展情況和國情國力，制定新的月球探測計劃，在這個計劃中，也許將包括中國宇航員登上月球進行科學考察和建立月球基地的計劃，也許還將啟動月球旅游的計劃呢!

總之，“嫦娥工程”的開展，既是對我國航天技術發展的一次檢驗，更是中國航天技術的大提升。中國航天完全有能力在現有的基礎上，通過持續不斷的技術創新和開拓，實現“嫦娥奔月”的夢想，使中國步入世界上月球國家的行列，實現深空探測的“零”突破。

月球探測的意義

深空探測是一個重要的航天領域，月球探測是深空探測的首選目標。科學家認為，月球環境是人類的寶貴財富。筒言之，人類在21世紀之初再度探月，主要擔負了三個任務。首先，月球到底從何而來?其次，怎樣開發利用月球上豐富的資源?第三，研究探索人類在月球上居住和生活的可能性。通過利用月面上沒有被人為改造和破壞的某些本來面目，研究月球，了解月球的成因、演變和構造等諸方面的信息，有助于了解地球的遠古狀態、太陽系乃至整個宇宙的起源和演變，有助于搞清空間現象和地球自然現象之間的關系，可以極大地豐富人類對地球、太陽系以至整個宇宙起源和演變及其特性的認識，從中尋求有關地球上生命起源和進化的線索。

另外，月球還是一個待開發的旅游勝地。現在人們已經可以到國際空間站上去旅游了，也可以乘坐亞軌道飛行器體驗失重的滋昧。雖然價格很貴，2000萬美元到太空玩一趟，不是一般人所能承受得了的，但也吸引了眾多富翁躍躍欲試。到月球去旅游，將會是一個更加吸引人的項目。據估計，假如世界上有1％的具有支付能力的富翁想到月球去旅行，那么，整個市場將會是1680億美元。假如每年送500名旅游者到月球旅行，則要16年的時間才能滿足8000人的需求。在這個巨大但十分遙遠的市場出現之前，必須以搞清楚月球的奧秘、宇航員重返月球和月球前哨基地的建立作為一個開端。不久的將來，隨著科學技術的發展，新一輪月球探測高潮的興起和月球科學研究的深入，開發利用月球資源，促進人類社會的可持續發展的日子終將來到。