我國探月工程分三階段實施 嫦娥二號為落月探路
作者:贺超

這顆被航天人稱為“嫦娥二姑娘”的衞星跟嫦娥一號大小完全相同,與大多數地球同步軌道衞星和“神舟”飛船相比,則嬌小得多。新華社發
同樣的距離,嫦娥一號走“國道”,嫦娥二號跑“高速”,不一樣的路,代表的是科技創新的旅程
嫦娥二號和嫦娥一號可謂孿生姊妹,大小和形狀幾乎完全一樣。
巧合的是,作為“妹妹”的嫦娥二號曾是“姐姐”嫦娥一號的備份星。由於“姐姐”出色地完成了探月一期工程目標,備份星被改造成了探月二期工程的先導星———嫦娥二號。
與“姐姐”相比,“妹妹”此次奔月再添傳奇色彩。最顯然的是,直接奔月了。在此之前,嫦娥一號是先發射到地球附近的過渡軌道,歷經4種不同軌道,實施8次變軌後,歷時13天多,才進入月球軌道。而此次嫦娥二號衞星將由運載火箭直接送入奔月軌道,預計5天左右就可以到達38萬公里外的月球。
同樣的距離,不一樣的路。有專家形象地比喻説,如果把嫦娥一號的奔月之路比作“國道”,那嫦娥二號跑的就是“高速”。
從“國道”升級為“高速”,靠的是高新科技的支撐。僅以發射為例,它所帶來的變化就有:發射窗口變小了,發射位置變了。
嫦娥二號發射窗口的限制更多、可選擇時段更少。嫦娥一號發射窗口設計週期是1個月,嫦娥二號窗口週期則是半年。這也意味着,如錯過今年10月的發射時機,就只能等到明年4月。
由於是直奔月球,需要更大的推力。有關人士表示,此次擔任發射嫦娥二號的2號平台使用的是黃色升降台技術,這是中國航天專家的發明創新,至今仍是國外專家解不開的技術難題。
其實,發射就像一場特殊的打靶,力量大了,衞星可能直接撞到月球上;力量小了,衞星可能與月球擦肩而過。嫦娥二號直奔月球,離不開我國成熟的火箭發射技術。
據瞭解,與發射嫦娥一號的長征三號甲火箭相比,長征三號丙運載能力由2.6噸提高到了3.8噸。火箭起飛重量約為345噸,總長54.84米,整流罩直徑4米。自2008年首飛以來,長征三號丙運載火箭已經進行了4次發射,成功率100%。
飛得更近了,技術跟進了,裝備也更好了。嫦娥一號搭載的CCD相機分辨率為120米,而嫦娥二號搭載的CCD相機在100公里圓軌道和100公里×15公里橢圓軌道的近月點處,將分別對嫦娥三號的預選着陸區進行優於10米和1.5米分辨率的成像試驗,能獲得更清晰、更詳細的月球表面影像數據。
落月探路
嫦娥二號將從15公里近月點“睜開眼睛”,國人可以分享到更為清晰的“月亮的臉”
繪製立體的月球地圖是任何一個國家探測月球都必須做的基礎工作。雖然國外已經有多個月球地圖版本,但多為平面地圖,立體的只有一兩幅,且效果不大理想,“就像西瓜皮一樣有一道道的空白地帶還沒有做全”。
2008年11月12日,嫦娥一號從距離月球200公里高空獲取了“中國第一幅全月球影像圖”。經國內各方專家鑑定一致認為,這是迄今為止世界上最全、質量最高、準確度最高的一張月圖。
而這一次,更值得期待的是:嫦娥二號將從15公里近月點“睜開眼睛”,拍回未來嫦娥三號月球預選着陸區的高分辨率的三維影像圖。也就是説,國人可以分享到更為清晰的“月亮的臉”。
實際上,中國的探月工程分“繞”、“落”、“回”三步走。隨着嫦娥一號成功進入月球軌道,中國探月工程順利邁出“繞”的一步。然而,想要繼續跨出“落”這一步,進行月球軟着陸和自動巡視勘測卻並不簡單。
嫦娥二號最重要的任務就是,通過試驗X頻段深空測控技術,驗證100公里月球軌道捕獲技術等嫦娥三號部分關鍵技術,為嫦娥三號、嫦娥四號探測器實現月面軟着陸積累經驗。
作為探月工程一期與二期的承上啓下者,嫦娥二號還承擔了更多重任。
嫦娥一號是到了月球近月軌道才打開有效載荷,這次嫦娥二號有效載荷則是一邊奔月一邊展開,以便更好探測地月空間環境。
伴隨着有效載荷的變化,嫦娥二號數據接收任務也發生了重大改變。在嫦娥一號任務中,衞星在地月轉移軌道,地面應用系統沒有數據接收任務。而在嫦娥二號任務中,從衞星發射的第二天起,就開始有了數據接收任務。
三步追月
中國何時可以載人登月?目前還沒有具體的時間表,從能力的角度判斷,是在2020年後
人類對月球的探索大致可以分為三個步驟,一是“探”,對月球情況進行無人探測;二是“登”,即載人登上月球,使人類可以直接接觸月球;三是“駐”,包括兩個層次,一個是人攜帶設備登陸月球后很快返回,設備儀器長期駐紮在月球上,並開展探測活動。另一個是人在月球上長期居住和工作。
2007年,嫦娥一號的成功發射表明,我國已經成功開啓了月球無人探測工程,千年歷史傳奇嫦娥奔月終於成為現實。隨後,公眾再次對“嫦娥”發出了期待之音:我們何時才可以載人登月?
從“探”到“登”,雖然只是一步之遙,但並不容易。綜合考慮我國科技水平、綜合國力和國家發展戰略,2020年前,我國月球探測工程仍然以無人探測為主,分三個實施階段。
一期(2004-2007年)為“繞”,研製和發射我國首顆月球探測衞星,實施繞月探測。主要任務是:研製和發射月球探測衞星;突破繞月探測關鍵技術,對月球地形地幔、部分元素及物質成分、月壤特性、地月空間環境等進行整體性與綜合性的探測;並初步建立我國月球探測航天工程系統。
二期(2013年前後)為“落”,進行首次月球軟着陸和自動巡視勘測。二期工程將實施三次飛行任務,分別命名為嫦娥二號任務、嫦娥三號任務和嫦娥四號任務。主要任務是:突破月球軟着陸、月面巡視勘察、深空測控通訊與遙操作、深空探測運載火箭發射等關鍵技術;研製和發射月球軟着陸探測器和巡視探測器,實現月球軟着陸和巡視探測,對着陸區地形地貌、地質構造和物質成分等進行探測,並開展月基天文觀測。
三期(2020年前)為“回”,進行首次月球樣品自動取樣返回探測。主要任務是:突破採樣返回探測器小型採樣返回艙、月表鑽巖機、月表採樣器、機器人操作臂等技術,在現場分析取樣的基礎上,採集關鍵性樣品返回地球,進行試驗室分析研究;深化對地月系統的起源與演化的認識。
“我國對探月和深空探測的計劃是不會改變的。”探月工程高級顧問、擁有“嫦娥之父”之稱的歐陽自遠告訴筆者,我國有能力把人送上月球,但是我們還沒有具體的時間表。如果僅從能力的角度來看,我們有能力實現登月。