“嫦娥三號”探月衞星12月發射 首次攜帶中華牌月球車
國家國防科工局探月與航天工程中心主任李本正昨日透露,“嫦娥三號”探月衞星將於今年12月發射,其首次攜帶的“中華牌月球車”將可在月球工作三個月到半年,之後永遠留在月球。
我國首次實現對地外天體軟着陸探測
昨日,在中國探月工程與深圳一家食品企業簽訂戰略合作協議的發佈會上,國家國防科工局探月與航天工程中心主任李本正透露此事。
李本正介紹,目前大家看到的只是月球車的模型,真正送上月球的月球車,是由航天系統內部集合幾家優勢單位共同打造的。月球車全名為“月面巡視探測器”,是集航天系統工程和智能機器人為一體的航天器,能完成月球探測、考察、收集和分析樣品等複雜任務。
李本正説,“嫦娥三號”將是中國發射的第一個地外軟着陸探測器和巡視器(月球車),並且是阿波羅計劃結束後重返月球的第一個軟着陸探測器。巡視器位於着陸器頂端,着陸探測器有四條腿用於着陸的緩衝,而自動巡視器,就是大家習慣稱呼的“月球車”,有六個輪子用於月面行駛。

“嫦娥三號”在進行最後的準備
而中國工程院院士、運載火箭技術專家龍樂豪昨天在第28屆全國青少年科技創新大賽的“我的科學夢”主題報告會上透露,“嫦娥三號”的發射窗口在12月初。龍樂豪院士解釋,空間探測器發射並不是想什麼時候發射就什麼時候發射的。地球和月球都是轉動的,地球和月球,只有在特定的時候才會交匯,如果在不是雙方交匯的時間發射就到不了月球,經過精心的軌道計算,在12月初有那麼三四天,是非常好的發射窗口。
“此次登月的月球車,我們為它計劃的設計壽命是三個月到半年。”李本正説,“嫦娥三號”着陸器上攜帶了近紫外月基天文望遠鏡、極紫外相機,巡視器上攜帶了測月雷達。而月球車登月最重要的任務就是勘測月球上的地形地貌和地質構造,拍攝的清晰照片將及時傳輸回地球,供科研人員研究和分析。
月球是一個無風、無雨、無水、無氣、冷熱劇變的天體。因此,“中華牌”月球車想要順利完成任務,必須為能適應那裏的環境做充分準備。
月球晝夜温差大,白晝温度高達130~150℃,夜間可下降到零下160~180℃,月球車如何能長時間在極端温度條件下正常工作是一個難題;月球表面沒有大氣保護,太陽風、太陽耀斑等高能粒子直接輻射到月球表面,會對月球車部分高集成度微電子器件造成損害;月球表面的重力加速度僅為地球表面的1/6,月球車能否在低重力的月球表面完成動作也將是很大的考驗;月球表面的月壤也是影響月球車行駛性能的重要因素。

嫦娥三號月球軟着陸器與月球車模型
據瞭解,整個月球表面覆蓋着一個鬆散層,由岩石碎塊,角礫狀巖塊、砂和塵土組成,稱為月壤。由於月壤鬆軟,月球車在上面行駛時很容易打滑。此外,月球車行走時,月壤細粒也會大量揚起,形成月塵,一旦附着便很難清除。同時,月塵還可能引起很多故障,包括機械結構卡死、密封機構失效、光學系統靈敏度下降等。
對“中華牌”月球車來説,“過夜喚醒”是個難題,不僅要經受電池的考驗,更重要的是要經受零下160-180℃低温的考驗。專家認為,在月球生存的難度不亞於登上月球,因為月球的夜晚温度低、時間長,可謂“長夜難熬”。
不過,首次登陸月球的月球車,在完成任務後將永遠留在月球。李本正介紹,雖然月球車設計的壽命是三個月到半年,但此前美國勇氣號火星探測器有先例,雖然設計壽命是半年,但實際工作了很多年。他們也希望,此次跟隨嫦娥三號飛往月球的“中華牌月球車”也可以一直工作,直到壽終正寢。
另外,與“嫦娥一號”探月軌道不同,“嫦娥三號”將不再採取多次變軌的方式,而是直接飛往月球。
此外,龍樂豪披露,嫦娥四號和嫦娥五號的計劃也在精心製作中。嫦娥四號是嫦娥三號的備份星,但將完成不同的探測任務;嫦娥五號和嫦娥三號的任務有一些相似,也有“機器人”登陸月球,但不同的是,嫦娥五號會在月球上取樣兩公斤,並且把月壤送回到地球。
2004年中央正式批准月球探測工程立項,我國探月工程實施“繞”、“落”、“回”的三步走戰略,第一步的繞月探測器已經通過嫦娥一號探測器圓滿完成,第二步已經發射嫦娥二號作為先導星,並將通過嫦娥三號和嫦娥四號月球軟着陸探測器完成軟着陸落月,第三步則要發射月面取樣返回的嫦娥五號探測器。

資料圖:美國阿波羅飛船的指令艙、登月艙結合體,20世紀60年代靠人類完成的任務,如今靠無人設備也能做到

資料圖:探月三期工程的嫦娥五號將獨立完成月球登陸採樣返回三步,堪稱濃縮版阿波羅飛船,圖為嫦娥五號模型,上面的就是返回艙
2030年前九探火星金星木星
龍樂豪院士還透露了中國未來的航天事業藍圖,中國將會在2020年建成空間站,它的基本設想是一個核心站,兩個實驗艙,一個是貨運飛船,一個是載人飛船,大概在2020年可以建成。
除此以外,中國人將在2030年以前,對火星、金星、木星一共要進行9次探測,其中最快要到2018年5月,我們將利用長征5號運載火箭將中國首個火星環繞探測器和着陸探測器送到火星。
長征5號運載火箭後年發射
要完成那麼多的宇宙探索任務,僅憑中國目前的運載火箭,肯定遠遠不夠。龍院士説,一個國家運載火箭有多大,在航天界的地位才能有多高,舞台才能有多大。
龍樂豪院士説,如果中國人要上月球有兩種方案,如果想快一點兒,就用正在研製的長征5號運載火箭,如果想不那麼複雜,可以用一個重型的火箭,加大起飛重量,把它送到太空去。
長征5號運載火箭便是我國目前研發的最大的運載火箭,將於2015年首次發射,這個大塊頭的運載能力可達25噸,而此前長征系列火箭最大運載能力只有8噸。龍院士説,火箭越大,就能運載更多的貨物到太空,能將更大的空間實驗設備、太空飛船、更多的航天員送到宇宙中執行任務。
此外,長征5號運載火箭還是個環保型的火箭,將用更加清潔、低毒性的燃料,並且發射的時候污染很小,屬於“綠色”火箭。

嫦娥三號在吊裝
我國研發火箭成本比印度低
這些年,網絡上關於我國航天發展成本的探討越來越多。龍樂豪院士説,我國研發運載火箭的成本非常低,不僅遠比美國、俄羅斯和歐洲便宜,甚至低於一些發展中國家。比如2000年之前,研發的長征3號系列運載火箭,三種型號一共才9.8億元人民幣,而印度僅僅研發一種火箭就花費相當於人民幣8.8億元。
中國到底需不需要載人登月,很多人也有不同聲音。龍樂豪是載人登月的堅定倡導者和支持者,“或許今天你看不到載人登月有什麼意義,但是當看到它的真正意義的時候就晚了。”龍樂豪院士曾經這麼説。
已開展航天飛機技術探索
除了載人航天系統,許多人關心中國的航天藍圖中,是否有航天飛機的設計和製造的計劃,對此龍樂豪院士説,在航天飛機方面,中國在多年前就已開展相關的技術探索研究。
龍樂豪表示,目前我們國家航天藍圖未來的展望包括建設空間站,但空間站不一定由航天飛機來進行運輸,從技術上來講,美國的航天飛機是人類及航天戰略的驕傲,但是遺憾的是它的目標太超前,離我們人類目前製造工藝技術水平還有一定的差距,因此它造成了兩次一共14位航天員在空中罹難,沒有給人逃生的通道,一旦出了事這些人就作無謂的犧牲。龍樂豪説,其實發展航天飛機的設計和製造,中國的技術儲備是沒有問題的,國家一旦需要,中國有專家可以幹這個事情。
“中華牌”月球車六問
1、咋避險? 自動避障
“由航天科技集團第五研究院主要負責研製,自重120公斤,可載重20公斤,可在月球上3公里範圍內連續行走10公里,具有自動避障等功能。
2、咋着陸? 自由落體
由於月球表面沒有空氣,因此月球車下降時需要開啓發動機,一邊落一邊往上推,慢慢落至距月球4米的位置,熄滅發動機,儀器將採用自由落體的方式,軟着陸在月球上。
3、咋導航? 自主導航
將實現自主導航,並能指揮儀器進行操作,最後把數據傳回地球。月球車底下還裝有測月雷達,將切開月球下面100米深度的地方進行探測。
4、咋聚能? 兩個太陽儀
有兩個太陽儀,其中一個可自由旋轉,尋找太陽位置,吸收熱量進行發電(位於右側);另一個則可以蓋在車身上減少熱量散發(位於左側)。
5、咋行走? “六輪搖臂”
“六輪搖臂”式行走結構,每個輪子可同時適應不同高度,是一位“爬行高手”。此外它還有一條機械臂,能在月壤、月岩中勘探取樣,供現場檢測。
6、啥能源? 太陽能和核能
“中華牌”月球車將以太陽能和核能作為能源。由於月球晝夜間隔大約相當於地球上的14天,所以當黑夜降臨時,為防止車載儀器被零下100多攝氏度的低温凍壞,月球車必須要核電池的能量來保温,並維持與地面的通訊。而當新的白晝來臨,電池就能重新依靠太陽能工作。

試驗人員在做吊裝前的準備

嫦娥三號在吊裝過程中