嫦娥計劃拷貝升級

嫦娥一號和二號的兩次繞月，第一次是試探性，第二次是有選擇性的，精度的改進尤為突出;而嫦娥三號將會觸摸月球

50年后，翻看中國深空探測史，嫦娥二號也許最有可能被忽略。

10月1日18時59分57秒，嫦娥二號由長征三號丙火箭運載升空。經過100 多個小時的飛行，至10月6日11時6分，嫦娥二號成功實施第一次近月制動。半小時后，進入周期約12小時的橢圓環月軌道。

與2007年發射的嫦娥一號不同，作為中國探月工程二期的先導星，其使命是承前啟后，即為演練、驗證嫦娥三號運行過程的某些關鍵技術，以及繪制科學家為嫦娥三號在月球上預選的著陸區——虹灣區的高分辨地形地貌圖。

開辟地月直航道

2004年1月23日，國務院正式批準中國月球探測工程(嫦娥工程)立項實施。該工程分為繞月探測、落月探測和月球采樣返回三期工程。一期工程的總經費14億元人民幣，嫦娥一號完成了繞月探測。

而造價不超過10億元的嫦娥二號，原本是嫦娥一號的備份衛星，因此兩顆衛星在結構、功能和重量上并沒有太大差別。

在嫦娥一號圓滿完成任務后，沒有必要再發射備份星。于是，“在原嫦娥二號上做了一些改進，執行對月球進行‘精細探測’任務，以利于今后嫦娥三號安全地在月球表面軟著陸。”中國探月工程高級顧問、中科院院士歐陽自遠在接受《財經》記者采訪時說。

盡管屈居配角，嫦娥二號的改進仍是極具創新性的:奔月時間由14天縮短為5天，軌道高度由200公里降低為100公里，CCD相機空間分辨率由120米提高到小于10米，激光高度計測量月面高程由每秒一次提高到每秒五次。

歐陽自遠認為，嫦娥二號衛星任務成敗的關鍵是:10月6日能不能順利被月球捕獲并進入繞月軌道，這一懸念在當日11時38分已被順利消除。

為了控制“一往無前”的慣性，嫦娥二號必須進行“轉身”和多次“剎車”。“如果中間有一點麻煩，一點不到位，就有可能與月球擦肩而過，甚至可能會撞上月球。測控方案中準備了不止一個備用方案，哪里出錯就要補救。但是6日上午這次進入環月軌道，連微調都不用做了，運算和實際操作技術十分高超。”國家天文臺研究員李競對《財經》記者說。

衛星從地球到月球，兩個天體的萬有引力永遠都在起作用，但是必然要經過一個位置，地球與月球的引力達到平衡，越過平衡點之后，月球的引力大于地球的引力，衛星被月球俘獲后，此時，衛星主要受到月球引力場的作用。

嫦娥一號在地球的調相軌道階段是不斷提高遠地點，不斷加大衛星的速度，使衛星的速度提高到大約10.5km/s(速度大大超過所有的近地衛星)， 進入奔月大橢圓軌道， 即地月轉移軌道。

嫦娥二號利用火箭的推力，將衛星的速度達到每秒10.46公里， 直接進入地月轉移軌道，即一個大橢圓奔月軌道。嫦娥二號采取第一次近月制動，使衛星的速度小于月球的逃逸速度，在距離月球110公里處，被月球俘獲，成為周期為12小時的繞月衛星。

與嫦娥一號繞地球三圈之后才進入環月軌道的較為保守的方案不同，嫦娥二號的奔月體現了中國科學家的自信。嫦娥二號直接發射至地月轉移軌道，待幾次中途修正和近月制動后，即進入繞月軌道，地月飛行時間從14天縮短至4天零16小時。

至10月6日，嫦娥二號已出色完成其在工程方面的主要任務之一——試驗新的、直接奔月軌道，降低了探月工程二期的技術風險。

但是，“任務還沒有完，還得把遠月點降低——現在距離2000公里，最后得變為100公里，這個過程中出一點錯誤，它就扎進月球了。”李競說。

為軟著陸做準備

探月二期工程最大的難點是如何“落”月，科學家們為嫦娥三號攜帶的月球車著陸選擇了多個點，首先要保證安全，必須考慮那里的地形地貌;第二要考慮能源供應;第三，通訊要暢通。此外，還要選在其他國家沒去過的地方。

虹灣是月球朝向地球方向的一大片平地，降落比較容易，該區南北約100公里，東西約300公里，成為科學家們眼中的最佳落點。

嫦娥二號必須對嫦娥三號運行過程的某些關鍵技術進行演練和驗證。嫦娥三號將從距離月面100公里位置開始調軌。

中國科學院空間科學與應用研究中心副總工程師孫輝先對《財經》記者解釋，嫦娥一號和二號都是極軌，即衛星軌道穿過月球南北極上空。不過，嫦娥一號繞著距離月球200公里的環月軌道，嫦娥二號則要進入調整難度更高的100公里環月軌道。

此外，嫦娥二號還要完成一個更高難度的動作。嫦娥三號將從距離月面15公里處開始降落，因此嫦娥二號需從100公里的圓軌道過渡到近月點15公里、遠月點100×100公里的橢圓軌道。

“這樣的軌道設計，就要求衛星飛得更低，離月球更近，意義就好比以前你能看到一輛小轎車的外貌，現在你連車牌號都能看見了。”李競說。

橢圓軌道設計使嫦娥二號再次面臨巨大的風險。

地月系統運動的規律是，月球的自轉周期，和它繞地球的公轉周期一樣都是近一個月的時間，所以在地球上始終只能看到月球的一面，另一面則永遠無法看到，研究人員稱之為 “死角”。嫦娥三號的備選著陸區在月球的正面，就是月球朝著地球的一面。那么要實施近月點15公里、遠月點100公里的軌道變軌，讓這個軌道的近月點正好在著陸備選地虹灣區，嫦娥二號此次就必須在月球無法朝著地球的那一面變軌。而此時，地面的遙測信號無法進行傳遞，也就無法人為干預和控制嫦娥二號，只能依靠其設置好的自主控制程序進行。

“要改變軌道，達到我們所需的角度，設計、測控一個新的軌道，很具有挑戰性，其他國家此前也沒有做過。”李競說。

嫦娥二號要對虹灣區進行詳查，精細地測繪著陸區的地形地貌，進行高分辨率成像(高分辨率三維影像的空間分辨率要達到1米左右)，以便為嫦娥三號、四號攜帶的月球車在月球上著陸和之后的活動做準備。

1994年，美國向月球發射的克萊門汀號探測器，對全月球進行了高精度的攝影測量，獲得了許多極有價值的專業地圖，包括全月球表面鐵和鈦資源的分布圖。但在今年9月19日至24日于意大利羅馬舉行的2010年歐洲行星科學大會(Angelicum Centre Pontifical University of Saint Thomas Aquinas)上，嫦娥一號提交的“全月球微波圖像”依然成為最耀眼的成果，被評價為“全世界第一幅全月球微波圖像”。

而嫦娥二號將獲取更高分辨率的全月球微波圖像，“未來這個圖像要與嫦娥一號任務制作出的全月微波圖的數據互補、相互校正和融合。”歐陽自遠說。

為了繪制高分辨率的全月球微波圖像和嫦娥三號預選著陸區的精細地形地貌圖，嫦娥二號衛星必須完成兩件事。

一是提高相機分辨率，在距離月面15公里拍攝時，相機的空間分辨率要接近1米，并且從嫦娥一號激光高度計一秒鐘測一個點的高程，提高到一秒鐘測五個點的高程。

另外，由原來嫦娥一號每秒3兆的數據傳輸速率提高到6兆至12兆，這意味著地面人員從嫦娥二號獲取的數據量會大幅提高。

對于地面工作人員而言，他們要一直等到嫦娥二號完成這一系列的任務才能真正地開酒慶祝。

嫦娥二號的歸宿

嫦娥二號也有新麻煩:嫦娥一號運行的2007年至2008年，是太陽活動的低谷年，而嫦娥二號運行的2010年至2011年的半年時間，太陽活動逐步活躍起來。

對此，歐陽自遠很樂觀，他認為，這有利于探測太陽活動峰年時地月與近月的空間環境，同時，也為嫦娥二號衛星上攜帶的γ射線譜儀和X射線譜儀提供了極為有利的探測條件。

這些經過技術改進的γ射線譜儀和X射線譜儀，可以探測月球表面九種元素——硅、鎂、鋁、鈣、鐵、鈦、鉀、釷、鈾。美國是月球資源探索的先行者，1998年美國發射的“月球勘探者號”探測器，獲得了鈾、釷、鉀、鈦、鐵等礦產資源的分布圖和水冰的全月球分布圖，圈出了這些資源的富集區。而中國此行要探清九種元素的含量與分布特征，獲得更高空間分辨率和探測精度的元素分布圖。

李競則認為，太陽活動逐步活躍有不利的一面，此行仍存有風險:不斷爆發的太陽射線，可能擊穿儀器，也可能使地面操縱的信號被打斷，“γ射線譜儀和X射線譜儀可以得到豐富的太陽資料，但我們首先得讓探月行動平安。”

對于中國而言，沒有探月經驗是最大的障礙，所有的路都要自己摸索，“國際航天俱樂部”是絕對排他的，幾乎沒有經驗和教科書可供參考。

惟一有路可循的就是嫦娥二號的歸宿問題。嫦娥一號在完成使命后，有控制地撞落在月球表面。科研人員為嫦娥二號設想了三種結局:嫦娥落月;嫦娥“遠嫁”他方，即飛向更遠的太空;嫦娥回“娘家”，也就是飛回地球并成為地球衛星。

后兩種無疑是更大膽的設想。歐陽自遠認為，“嫦娥一號和二號(歸宿)基本相同，沒有那么大能量(允許它)再返回來。” 但如果將嫦娥二號棄之不理，它就有可能干擾后來者，與國際慣例有違。

2006年，歐洲航天局發射的探月器“智能1號”(SMART-1)撞擊月球，“砸”出十多公里厚的“塵埃”供天文學家研究。由于撞擊過程與石片在水面上打水漂相似，英國媒體戲稱其為人類歷史上最大的一次“打水漂”游戲。

“在衛星還處于可控制的時刻，使其撞向月球表面，最好落在目標地點，即嫦娥三號預備著陸的地區，這也是軍事目的之一。”李競分析說。

所指的軍事目的，主要是考驗中國的遠距離控制能力。

嫦娥二號繞月探測衛星的總設計師黃江川曾對媒體表示:“最終采用哪種方式，還要看前期主任務執行情況以及衛星的狀態和能力。到時候各方專家肯定會匯集到一起，共同研究，決定嫦娥二號的終極命運。但我相信一個最起碼的思路是，會為衛星選擇一個最具意義、可利用價值最大的歸宿。”

嫦娥二號找到歸宿之后，一次完滿的繞月行動才算落幕。

更遙遠的任務:載人登月

中國探月工程分三期，其中探月二期將實施三次飛行任務，即嫦娥二號、三號和四號。總體科學目標是月球軟著陸和月球車巡視勘察。

嫦娥三號和四號的軟著陸器在月球進行就位探測之后，月球車從軟著陸器中走出后，開始進行巡視探測。這一時刻按中國探月工程二期的時間表(2007年-2012年)，大約在2012年之際將會通過電視直播。

而承擔運送嫦娥三號的運載火箭將是“長征三號乙”，這將是它第一次發射地月轉移軌道航天器，今年9月它發射了鑫諾6號衛星，可捆綁四個助推器，實力強于他的兩個兄弟——分別運載嫦娥一號、二號的長征三號甲和三號丙。

2012年-2017年是中國探月三期，主要目標是實現月球表面軟著陸并采樣返回。這意味著在2017年前后，中國在基本完成不載人月球探測任務后，才有可能根據當時國際上月球探測發展情況，以及中國的國情國力，擇機實施載人登月探測，或者還會與有關國家共建月球基地。

《財經》記者此前獲得的資料顯示:中國探月工程經費預算為，第一期14億元人民幣，大約3年半撥付，2004年中國GDP15萬多億，即每年大約占GDP的三萬分之一至四萬分之一。探月工程的第二、三期投入，依然有望大約占每年GDP的四萬分之一。

年初，奧巴馬政府公布的計劃，在今后五年向美國航空局增加60億美元預算，主要用于研究更先進的運載火箭，以及實現人類在太空長時間旅行。與此同時，重返月球計劃被叫停，美國把太空探索的目標從月球轉到了更遠的火星。對于科研人員而言，深空探測月球只是第一步，火星是第二步。

“關于奧巴馬政府取消重返月球的計劃，我問過一些國家的首席科學家，目前各國都按照各自的計劃進行，幾乎沒有(因此而)改變。”歐陽自遠說。