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我国探月处于“二锅头” 嫦娥二号卫星奔月需要10次变轨


http://www.sciencehuman.com   科学人  网站 2010-10-01

 

世界探月格局:我国处于“二锅头”

  几十亿年前的月亮,与今天你所看到的月亮几乎没有任何不同。但人类对月亮的追寻脚步从未停歇,似乎只有站在那片广袤而荒凉的土地上,才能品尝到月亮真正的味道。

  世界探月格局——我国处于“二锅头”

  人类的探月活动在经过了美苏争霸、相对平静期之后,21世纪又热了起来。我国绕月探测工程、嫦娥一号卫星系统总指挥兼总设计师叶培建日前透露,2025年我国有望实现首次载人登月。

  此前,绕月探测工程首席科学家欧阳自远在接受媒体采访时表示,在世界探月格局中,我国是“二锅头”。

  欧阳自远认为,就像马拉松赛跑一样,到终点总是可以分出几个梯队,目前探月第一梯队是美国和俄罗斯。我国、欧洲空间局、日本、印度在第二梯队。加拿大、巴西、韩国等为第三梯队。我国与欧洲空间局相比各有所长,与第二梯队其他成员相比,日本、印度也在加快登月进度,因此,中国的探月工程在与时间赛跑。

  综观人类对月球的探测活动,可以划分为“探”、“登”、“驻(住)”三个阶段。

  “探”指对月球情况进行近距离或有接触的无人探测;“登”是指人登上月球,与月球直接接触,进行有人直接操作的探测;“驻(住)”分两个层次:一是驻,即人携带设备登陆月球后很快返回,设备仪器驻留在月球上开展探测活动。二是住,即人在月球上长期居住和工作。到目前为止,人类对月球的探测基本上大都停留在第一个阶段“探”上,只有美国实现了第二个阶段“登”。月球探测的最终目的,是建立有人长期值守的月球基地。

  从目前美、俄、日等国发布的月球探测计划看,他们都瞄准在月球上建立有人或无人照料的月球基地,准备开始进行第三个阶段的探测。

  人类为何钟情月球——探索太空的摇篮

  自从48年前苏联月球1号探测器掠月而过,全世界迄今共进行了123次月球探测活动。而1969年美国阿姆斯特朗实现人类首次登月至今,全球已有12位航天员登上月球。

  “地球是人类的摇篮,但人类不会永远躺在这个摇篮里。”原苏联航天科学家齐奥尔科夫斯基如是说。我国探月专家指出,对未知的不断探索是人类进步的永恒动力,但人类关注月球探测有更复杂的原因。

  没大气层、低重力环境、不受各种干扰,月球是天然的天文学、空间科学、地球科学、遥感科学、生命科学与材料科学的理想场所。作为离地球最近的天体,月球更可以成为人类向火星前进的中转站。

  地球给予人类的资源日益有限,而月球可能帮助解决能源问题。月球表面有丰富的太阳能,一昼夜相当于地球的一个月,太阳能开发潜力巨大。月壤中富含氦-3,是非常清洁、廉价、稳定的可控核聚变能源,比石油的使用效率高出太多。月球上的矿物质十分丰富,铀、钛、钾等储量都很大。

  月球具备超高真空、弱重力、高洁净等优势,人类可以在月球建立对地面的全面监测基地、科研基地,甚至早年间有国家提出要建军事基地。

  此外,月球探测工程是一项多学科、高技术集成的系统工程,实施这样的重点工程,将强有力地带动各类高科技的发展。

  晨报记者 韩娜

    [北京晨报]

我国月球探测工程三部曲

  据国防科工局介绍,考虑到我国科技水平、综合国力和国家整体发展战略,2020年前,我国月球探测工程以无人探测为主,分绕、落、回三个实施阶段。在绕、落、回均成功实现以后,才能进行下一步的人登上月球的计划。  

  绕月

  2004年至2007年(一期)

  研制和发射我国首颗月球探测卫星,实施绕月探测。这一阶段主要任务是研制和发射月球探测卫星,突破绕月探测关键技术,对月球地形地幔、部分元素及物质成分、月壤特性、地月空间环境等进行全球性、整体性与综合性的探测,并初步建立我国月球探测航天工程系统。 

  落月

  2013年前后(二期)

  进行首次月球软着陆和自动巡视勘测。主要任务是突破月球软着陆、月面巡视勘察、深空测控通讯与遥控操作、深空探测运载火箭发射等关键技术,研制和发射月球软着陆探测器和巡视探测器,实现月球软着陆和巡视探测,对着陆区地形地貌、地质构造和物质成分等进行探测,并开展月基天文观测。 

  返回

  2020年前(三期)

  进行首次月球样品自动取样返回探测。主要任务是突破采样返回探测器小型采样返回舱、月表钻岩机、月表采样器、机器人操作臂等技术;在现场分析取样的基础上,采集关键性样品返回地球,进行试验室分析研究;深化对地月系统的起源与演化的认识。

    [北京晨报]

总设计师揭秘"嫦娥二号"奔月:需要10次变轨

  “嫦娥二号”探月卫星发射前夕,南都记者专访了“嫦娥二号”卫星系统总设计师黄江川,揭秘“嫦娥二号”即将展开的奔月之旅。

  10次变轨方能达到目的

  嫦娥二号到达月球以后,要实现环月运行,卫星的速度大概是2公里/秒。经过几次变轨后,卫星就实现一个100公里轨道的一个环月轨道,这就是嫦娥二号任务的目标轨道。

  黄江川介绍说,嫦娥二号从地球轨道出发,月球在月球的轨道上运行,要把卫星送入轨,需要精炼计算,把卫星相应的速度和方向调好,使之在正确的时间跟月球交汇。

  嫦娥二号的理想变轨应该在10次左右,3次中途修正,3次制动,然后制动中间插了一次轨道平面调整,这是第7次。那么还有100公里机动到15公里,15公里再回100公里,至少这9次。

  最后,还需要半个月到一个月的轨道维持,最终达到预期。

  变轨面临三大挑战

  嫦娥二号在变轨的过程中,主要面临三大挑战:第一,轨道设计要准确。第二个,要测得准。“嫦娥二号”是百分之百自主研发的,我们只能从设计、验证,方方面面去做得周全一些,不出差错。最后还要控制精。如果没有在正确的时间,干正确的事情的话,可能带来灾难性的影响。

  在嫦娥二号的制动过程中,也面临很大的风险。如果控错了、测错了,卫星就有可能掠过月球,从月球逃逸;或者直接撞上月球。美国就曾经发生过卫星掠过目标星的事情。

  为什么选在10月1日?

  月球作为地球的卫星,它是围绕地球转的。而嫦娥二号是月球的卫星。地球、月球都是在不断运动过程中的,卫星还需要太阳能保证能源。所以地、月、日运行规律,是第一条依据。

  另外,还有研制周期。制定了一个目标,大体几年能完成,才能确定发射的大致时间。还有发射场的条件,比如说气候,如果天天有雷雨大风,就不利于发射。从地、月、日运动规律来说,大体上一个月有一到两次的“窗口”,然后再用其它的气象,方方面面系统研制的进度,一点一点计算,最后认为2010年的10月1日这个窗口最合适。

    [南方都市报]

 

 

 

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嫦娥三号着陆区为何选在虹湾?

  新华网北京10月1日电(记者陈玉明 何宗渝)作为探月二期工程的先导星,嫦娥二号肩负的一个重要使命就是对未来嫦娥三号着陆区虹湾进行高分辨率成像。那么,虹湾是个什么样的地方?为何嫦娥三号着陆区要选在这里?

  探月工程总设计师吴伟仁说,虹湾地区在月球北纬43度左右,西经31度左右;南北约100公里,东西约300公里。嫦娥二号要对这块区域进行高分辨率成像,分辨率要优于1.5米。对这里做精细勘测,目的就是为嫦娥三号做好前期的准备工作。

  探月工程高级顾问欧阳自远说,虹湾是着陆区的第一选择点。此外我们还选了几个点。着陆区选点有几个要求:要保证安全,所以必须考虑那里的地形地貌。虹湾是一大片平地,降落比较容易;要考虑能源供应;通讯要畅通,不能找一个地方,结果和中国联系不上。此外还要选在别人没去过的地方。

  欧阳自远说,对于载人登月,现在全世界设计的着陆点基本上都集中在月球南极,因为那里有几个特殊的优势:那里96%以上的地方有光照,可以保证能源供应;由于有光照,所以温度不会突变,基本保持在零下60摄氏度左右。但是,南极地区是高山地区,比较危险。

   [新华网]

 

 

 

 

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