擁抱月球

東方星

十年磨劍

開展月球探測(cè)不僅具有積極的科學(xué)意義，同時(shí)還具有重大的政治、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義，因此在20世紀(jì)60年代到70年代美蘇兩國(guó)不惜投入大量的人力財(cái)力物力向月球進(jìn)軍。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步以及綜合國(guó)力的提高，我國(guó)于2004年正式開始以月球探測(cè)為起點(diǎn)的深空探測(cè)活動(dòng)。這是我國(guó)在人造地球衛(wèi)星和載人航天之后的又一個(gè)重大的航天項(xiàng)目。回顧我國(guó)的探月歷程，在月球探測(cè)正式立項(xiàng)之前，我國(guó)科學(xué)家已經(jīng)開展了十多年的前期準(zhǔn)備工作，可謂是“十年磨劍”。

“863”課題組

時(shí)任“863計(jì)劃”航天領(lǐng)域首席科學(xué)家的閔桂榮院士提出中國(guó)應(yīng)開展月球探測(cè)活動(dòng)的建議，并成立了“863”月球探測(cè)課題組”。

航天局專家

論證

國(guó)家航天局組織專家論證利用因其他任務(wù)延遲而空余的一枚長(zhǎng)征三號(hào)甲火箭，發(fā)射1顆人造物體硬著陸月球的計(jì)劃。

完成技術(shù)方案

中國(guó)完成了探月衛(wèi)星的技術(shù)方案研究。

提交論證報(bào)告

國(guó)防科工委正式開始規(guī)劃論證月球探測(cè)工程，完成了衛(wèi)星關(guān)鍵技術(shù)的研究，隨后向相關(guān)主管部門提交了多份論證報(bào)告。

繞、落、回

三步走

中國(guó)科學(xué)院研究組完成《中國(guó)月球資源探測(cè)衛(wèi)星科學(xué)目標(biāo)》研究報(bào)告，提出了現(xiàn)今被廣泛接受并作為立項(xiàng)目標(biāo)的“繞、落、回”三步走的設(shè)想。

發(fā)布白皮書

11月22日，國(guó)務(wù)院新聞辦公室發(fā)表《中國(guó)的航天》白皮書，“開展以月球探測(cè)為主的深空探測(cè)的預(yù)先研究”被列入了近期發(fā)展的目標(biāo)。

攻關(guān)

國(guó)防科工委下達(dá)了月球探測(cè)工程關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)重大背景型號(hào)預(yù)研項(xiàng)目，月球探測(cè)工程進(jìn)入工程立項(xiàng)前的攻關(guān)階段。

提出繞月探測(cè)工程方案

國(guó)家航天局宣布正式啟動(dòng)月球探測(cè)工程的預(yù)先研究，最終提出了立足中國(guó)現(xiàn)有能力的繞月探測(cè)工程方案。

月球探測(cè)工程一期正式立項(xiàng)

1月23日，國(guó)務(wù)院正式批準(zhǔn)了月球探測(cè)工程一期——繞月探測(cè)工程立項(xiàng)，中國(guó)向深空探測(cè)邁出第一步。

正式命名為“嫦娥工程”

2月25日，繞月探測(cè)工程領(lǐng)導(dǎo)小組召開第一次會(huì)議，會(huì)議通過了《繞月探測(cè)工程研制總要求》，同時(shí)宣布：中國(guó)繞月探測(cè)工程于當(dāng)日起正式實(shí)施，并將繞月探測(cè)工程正式命名為“嫦娥工程”。

三大戰(zhàn)役

依據(jù)分步實(shí)施、不斷跨越的原則，無(wú)人探月工程需要進(jìn)行“繞、落、回”這三大戰(zhàn)役，整個(gè)工程預(yù)計(jì)在2020年前后完成。

第一步為繞月探測(cè)，即在2004—2007年研制、發(fā)射繞月探測(cè)器。這一階段要突破地月飛行、遠(yuǎn)距離測(cè)控和通信、繞月飛行、月球遙測(cè)與分析等技術(shù)，并建立了中國(guó)月球探測(cè)航天工程初步系統(tǒng)。這一步已通過嫦娥1號(hào)繞月探測(cè)器完成。

第二步為落月探測(cè)，即在2007—2013年研制和發(fā)射落月探測(cè)器。這一階段將主要突破月球軟著陸、自動(dòng)巡視勘察、深空測(cè)控通信、月夜生存等關(guān)鍵技術(shù)，為以后建立月球基地的選址提供月面的化學(xué)和物理參數(shù)。嫦娥三號(hào)任務(wù)圓滿成功后，其備份星嫦娥四號(hào)將進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn)，為探月工程三期試驗(yàn)驗(yàn)證部分關(guān)鍵技術(shù)。

第三步為采樣返回探測(cè)，即在2013～2020年研制和發(fā)射采樣返回器到月球表面特定區(qū)域進(jìn)行分析采樣，然后將月球樣品帶回地球進(jìn)行詳細(xì)研究。這一步主要突破返回器自地外天體自動(dòng)返回地球的技術(shù)和高精細(xì)月球樣品分析技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。它將通過嫦娥五號(hào)、嫦娥六號(hào)采樣返回器完成，其中嫦娥六號(hào)是嫦娥五號(hào)的備份。

撞擊月球

2007年10月24日，我國(guó)第1個(gè)月球探測(cè)器——嫦娥一號(hào)繞月探測(cè)器由長(zhǎng)征三號(hào)甲火箭送入太空，并于2007年11月20日傳回所拍攝的第1幅月面圖像。這也成為我國(guó)航天事業(yè)繼東方紅一號(hào)人造地球衛(wèi)星和神舟五號(hào)載人飛船之后，第3個(gè)具有里程碑意義的成就。

嫦娥一號(hào)采用東方紅三號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)，其工作壽命1年，運(yùn)行在距月球表面約200千米高的極軌道上。與人造地球衛(wèi)星相比，嫦娥一號(hào)采用了較多新技術(shù)，例如采用了三體定向技術(shù)、安裝了紫外敏感器等 。

2008年7月1日，嫦娥一號(hào)完成了全月球影像數(shù)據(jù)的獲取。2008年10月24日，它實(shí)現(xiàn)了在軌1年壽命，完成了各項(xiàng)任務(wù)。此后，嫦娥一號(hào)又開展了變軌等10余項(xiàng)驗(yàn)證試驗(yàn)。為了給探月二期工程“探路”，積累落月過程控制和軌道測(cè)定方面的經(jīng)驗(yàn)，嫦娥一號(hào)于2009年3月1日受控撞擊了月球豐富海區(qū)域，成功完成硬著陸。

嫦娥一號(hào)的CCD立體相機(jī)首次實(shí)現(xiàn)了月球表面的100%覆蓋，使中國(guó)制作的“全月球影像圖”在幾何配準(zhǔn)精度、數(shù)據(jù)的完整性與一致性、圖像色調(diào)等方面均在國(guó)際處于先進(jìn)水平。

采用嫦娥一號(hào)的激光高度計(jì)所獲數(shù)據(jù)制作的分辨率為3000米左右的全月球數(shù)字高程模型，在精度和分辨率上都達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，并在此基礎(chǔ)上制作出達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平的全月球三維立體數(shù)字地形圖。

嫦娥一號(hào)的γ射線譜儀獲得了鈾、釷、鉀3類重要元素的全月球分布和含量，以及鎂、鋁、硅、鐵、鈦5類重要元素的局部區(qū)域的分布和含量。

通過國(guó)際首次采用的微波探測(cè)儀所獲數(shù)據(jù)，推算出月壤厚度為5～6米，月壤中的氦-3含量約為100萬(wàn)噸。

嫦娥一號(hào)還獲得了太陽(yáng)高能粒子時(shí)空變化圖、太陽(yáng)風(fēng)離子能譜圖和時(shí)空變化圖等，發(fā)現(xiàn)了它們與地球磁場(chǎng)和月表帶電粒子之間相互作用過程中的一些獨(dú)特物理現(xiàn)象。

飛向深空

由于落月探測(cè)要突破月球軟著陸、自動(dòng)巡視勘察、深空測(cè)控通信和月夜生存等一系列關(guān)鍵技術(shù)，技術(shù)跨度和實(shí)施難度較大。經(jīng)過我國(guó)專家反復(fù)論證后決定，為了降低落月探測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)，在發(fā)射中國(guó)首個(gè)落月探測(cè)器嫦娥三號(hào)之前，先于2010年10月1日用長(zhǎng)征三號(hào)丙火箭發(fā)射嫦娥二號(hào)繞月探測(cè)器。它運(yùn)行在距月球表面約100千米高的極軌道上，設(shè)計(jì)壽命半年，分辨率7米。

嫦娥二號(hào)原來(lái)是嫦娥一號(hào)的替補(bǔ)，由于嫦娥一號(hào)表現(xiàn)出色，所以就將嫦娥二號(hào)改作我國(guó)探月二期工程的技術(shù)先導(dǎo)星。它主要完成兩大任務(wù)：一是對(duì)新技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)未來(lái)的預(yù)選著陸區(qū)進(jìn)行高分辨率成像；二是獲得更加豐富和準(zhǔn)確的探測(cè)數(shù)據(jù)，深化對(duì)月球的科學(xué)認(rèn)知。2010年11月8日，我國(guó)首次公布了嫦娥二號(hào)傳回的嫦娥三號(hào)預(yù)選著陸區(qū)月面虹灣區(qū)域局部影像圖，它標(biāo)志著嫦娥二號(hào)工程任務(wù)取得圓滿成功。

2011年4月1日，嫦娥二號(hào)月球探測(cè)器半年設(shè)計(jì)壽命期滿。此后，它又開展了三項(xiàng)拓展試驗(yàn)：一是在已獲取99.9%月球圖像的基礎(chǔ)上，補(bǔ)全了月球南北兩極漏拍點(diǎn)，獲得了世界最全的高分辨率月球圖；二是用主發(fā)動(dòng)機(jī)降軌至15千米，再次對(duì)嫦娥三號(hào)預(yù)選著陸區(qū)虹灣地區(qū)進(jìn)行了高清晰度成像，以驗(yàn)證在月球背面衛(wèi)星不可監(jiān)測(cè)的條件下，導(dǎo)航控制與推進(jìn)系統(tǒng)的協(xié)同能力；三是離開了月球，飛往太陽(yáng)與地球引力平衡點(diǎn)——拉格朗日2點(diǎn)駐留，進(jìn)行科學(xué)探測(cè)。

2013年7月14日，已成為我國(guó)首個(gè)人造太陽(yáng)系小行星的嫦娥二號(hào)與地球間距離突破5000萬(wàn)千米，預(yù)計(jì)2014年7月這一星地距離將達(dá)到1億千米。此后還有望在飛行到距地球約3億千米處時(shí)保持測(cè)控通信，從而為未來(lái)的火星探測(cè)奠定基礎(chǔ)。

在嫦娥三號(hào)成功發(fā)射之后，作為嫦娥三號(hào)備份的嫦娥四號(hào)將會(huì)肩負(fù)起類似嫦娥二號(hào)的先導(dǎo)任務(wù)，為嫦娥工程三期的成功實(shí)施打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

嫦娥工程三期的全稱叫“月面巡視勘察與采樣返回”階段，將把裝有小型采樣返回艙、月表鉆巖機(jī)等科學(xué)設(shè)備的嫦娥五號(hào)月球采樣返回器發(fā)射至月球表面并完成軟著陸。月球采樣返回器由著陸器和返回器兩部分組成，將開展探測(cè)區(qū)月貌和物質(zhì)調(diào)查，進(jìn)行月基空間環(huán)境和空間天氣探測(cè)，獲取探測(cè)區(qū)的背景資料，并選擇合適地點(diǎn)進(jìn)行采樣。采樣任務(wù)完成后返回艙在月面起飛，將月球樣品運(yùn)送回地球，供實(shí)驗(yàn)室作進(jìn)一步的系統(tǒng)分析和研究。

我國(guó)在基本完成不載人的月球探測(cè)任務(wù)后，將根據(jù)當(dāng)時(shí)國(guó)際月球探測(cè)發(fā)展情況和中國(guó)的國(guó)情國(guó)力，擇機(jī)實(shí)施載人登月探測(cè)。目前這項(xiàng)工作正在論證過程中。我國(guó)專家建議在2025～2030年間進(jìn)行載人登月。