歐陽自遠講“嫦娥”的故事

攸斌

2004年，中國正式開展月球探測工程，并命名為“嫦娥工程”。嫦娥工程分為無人月球探測、載人登月和建立月球基地3個階段，目標可以概括為“繞、落、回”3個字。其中，第一階段共有5個“嫦娥”探測器參與。它們都肩負何種使命呢？

歐陽自遠，著名天體化學(xué)家和地球化學(xué)家，中國月球探測工程的首席科學(xué)家，被譽為“嫦娥之父”。今天，我們就來聽歐陽先生講“嫦娥”的故事。

總體來說“嫦娥工程”目標很多，比如，制作月球的月面圖、測月壤成分和月面環(huán)境，不過這些都是別人做過的，凡是別人做過的，我們要比別人做得更好。

“嫦娥”一號：做最好的月球地圖

2007年10月24日，“嫦娥”一號出發(fā)，花了13天14小時19分，一共飛行206萬千米到達月球。

“嫦娥”一號繞著月球飛，高度200千米。第一步是打開照相機。我們的照相機很特殊，是立體照相機。一個鏡頭照3張照片，一個往前看，一個往下看，一個往后看（3個平行的CCD線陣可以獲取月球表面同一目標星3幅二維原始數(shù)據(jù)圖像，經(jīng)三維重構(gòu)后，再現(xiàn)月表三維立體影像），由此我們做了一張世界上最好的月球地圖。

另外，我們用一臺激光高度計，一秒鐘測量月球表面一個點的高度，一秒鐘一個數(shù)據(jù)點，飛了一年零四個月，獲得2000多萬個點，把那些等高的點一連，就能完成月球表面的立體圖。

“嫦娥”二號;錦上添花

“嫦娥”二號是一號的備份，沒想到一號那么成功，所以我們就決定把它改進一下。

2010年10月，“嫦娥”二號發(fā)射，這一次它用4天半就到達了月球。

“嫦娥”二號飛得很低，100千米高，所以看得清楚極了。這次，我們做了一張更好的月球地圖，分辨率7米。現(xiàn)在全世界都在用我們這張圖。其實繪制這張圖還有一個目的，就是為“嫦娥”三號降落的地方做準備。

“嫦娥”二號任務(wù)完成后飛到離地球150萬千米的日地引力平衡點，那個地方不受引力，比較穩(wěn)定，我們讓它打開儀器監(jiān)視太陽活動，積累了大量資料。此外，我們還派“嫦娥”二號飛抵一顆小行星，把它拍下來。這個小行星叫“戰(zhàn)爭之神”，長4.6千米，寬2.4千米，有幾座山那么大。

“嫦娥”三號：聰明地降落在月球

“嫦娥”三號是2013年12月發(fā)射的。

“嫦娥”三號有一個著陸器，一個月球車“玉兔”號。

“嫦娥”三號從地球發(fā)射過去以后，一定要被月球抓住。它在距月面15千米高，幾乎貼著月球飛，然后，瞄準著陸點。它必須降落在指定的地方，這個也是很難的。這個指定地點是虹灣，虹灣在古書里面記載的是廣寒宮的后花園，“嫦娥”三號就要降落在這么一個美好的地方。但是，在月球上降落有個最大的問題就是沒有空氣，不能用降落傘。如果一下掉下來會越掉越快，重力加速度會讓它摔個粉碎，所以我們在它底下安了個發(fā)動機，往上推，讓它慢慢地落下來。

“嫦娥”三號在剩100米高的時候，需要自己尋找地方落，這個我們地面沒有辦法指揮它，全部由它的智能來控制。落地時的要求是4條腿不能有一條腿扎進坑里，以免倒掉。它很聰明，轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去，一共照了3764張照片，最后自己智能決定降落點。要知道降落區(qū)有一萬多個撞擊坑，它太聰明了，那4條腿全都搭在平地上，而旁邊都是坑。“嫦娥”三號這一降落真是非常精彩啊！

“嫦娥”四號：月球背面看一看

至此，“嫦娥”一至三號，完成了“嫦娥工程”第一階段的前兩步，即“繞”和“落”。

2018年底發(fā)射的“嫦娥”四號是三號的備份探測器。它有著陸器、月球車，還有一顆衛(wèi)星，三位一體去探測月球的背面。這是人類第一次到達月球背面，降落在上面進行探測。

為什么要三位一體呢？因為月球的背面，地球上看不見，也不能通信，必須要有一個衛(wèi)星，就是中繼星。地球這里指揮著陸器和月球車，反過來它們也需要跟地球聯(lián)絡(luò)，但是有月球擋住，我們需要中繼星幫忙。

在“嫦娥”四號發(fā)射前，我們讓中繼星“鵲橋”飛到地月的拉格朗日2點。這里離月球6.8萬千米，受地月引力作用環(huán)境平衡而穩(wěn)定，也節(jié)省燃料。“鵲橋”直接面對的是月球的背面，同時也可以看到地球，為兩地搭起了一座橋。

“嫦娥”五號：滿載而歸

“嫦娥”五號的目標是采樣返回，實現(xiàn)的是“嫦娥工程”第一階段的第三步“回”。

2020年11月，“嫦娥”五號從海南文昌發(fā)射場起飛。“嫦娥”五號的任務(wù)是：第一在月球上用電鏟鏟取土壤樣品，再擱到返回艙里頭，密封包裝。第二要在月球上鉆取巖芯，注意，這些樣品深度不同、結(jié)構(gòu)不同，所起的作用不同，所以我們一定要原封不動地把這些樣品保存好。

取樣完成以后，返回艙在月面起飛，進入月球空間，但是它自己回不來，因為沒有動力，所以我們在月球邊上有一個飛船等待它，它們會自動交會對接。這個我們指揮中心里的人是看不到的，因為月球離地球?qū)⒔?0萬千米。它們?nèi)靠恐悄軄碜灾鲗樱油瓿珊螅w船帶著返回艙飛回地球。

飛船進入地球的大氣層，問題又來了。經(jīng)過我們計算，飛船高速進入大氣層，摩擦燃燒，溫度特別高，里面的東西全部要燒掉。為此，我們采用一個辦法解決這個難題，就是在返回艙高速進入大氣層時，控制它跳出大氣層，再進入大氣層，這非常像一個小孩弄個石頭在水面打水漂，由此進行減速處理。我們事先設(shè)定的降落點是內(nèi)蒙古四子王旗的大草原，最后它順利飛到那兒，打開降落傘慢慢降下來，平安著陸，完美地完成了任務(wù)。

故事講到這里，五個“嫦娥”一個個身手不凡，幫助我們實現(xiàn)了“嫦娥工程”的第一階段任務(wù)，讓我們期待第二階段“載人登月”早一天到來！

注：拉格朗日點，又稱平動點，是指宇宙中兩大天體之間形成的引力穩(wěn)定點，也就是說在兩大天體的引力特殊作用點，如果有一個物體處在這個點上，將會出現(xiàn)一些特殊的現(xiàn)象，比如狀態(tài)穩(wěn)定，如果是衛(wèi)星等飛行器則可以保持狀態(tài)、節(jié)省飛行燃料等。