國(guó)家航天局負(fù)責(zé)人孫來(lái)燕透露，中國(guó)探月工程將于今年正式啟動(dòng)實(shí)施，探月工程分“繞”、“落”、“回”三個(gè)階段。作為深空探測(cè)的第一步，計(jì)劃在2007年前發(fā)射第一顆探月衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)繞月飛行的目標(biāo)；爭(zhēng)取分別在2010年前和2020年前實(shí)現(xiàn)“落”和“回”的目標(biāo)。日前，文匯報(bào)記者就探月和探月車(chē)的研制情況，采訪了哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院院長(zhǎng)鄧宗全教授。
歲末的一場(chǎng)大雪，把北國(guó)冰城哈爾濱裹得潔白一片。
沒(méi)想到，采訪哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院院長(zhǎng)鄧宗全教授，卻是在糾正我的一個(gè)錯(cuò)誤中開(kāi)始的。我說(shuō)，這次我來(lái)哈爾濱是專(zhuān)門(mén)為采訪有關(guān)“中國(guó)登月車(chē)”研制情況的。
是探月，不是登月
鄧宗全教授糾正說(shuō)，探月和登月不能混為一談。根據(jù)我們國(guó)家的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步水平、綜合國(guó)力和國(guó)家整體發(fā)展戰(zhàn)略以及參考世界各國(guó)“重返月球”戰(zhàn)略目標(biāo)和實(shí)施計(jì)劃，我國(guó)的月球探測(cè)應(yīng)以不載人為宗旨。“是探月，不是登月�！�
他告訴我，代號(hào)為“嫦娥工程”的中國(guó)月球探測(cè)計(jì)劃正在緊張有序地進(jìn)行著，中國(guó)首次探月活動(dòng)有可能在今后未來(lái)三年左右的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)。國(guó)家將在2004年1月中旬召集中國(guó)科學(xué)院、國(guó)防科工委和中國(guó)航空航天部門(mén)的專(zhuān)家，對(duì)中國(guó)探月工程的有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行協(xié)調(diào)。
其實(shí)，國(guó)家航天局早在2001年就開(kāi)始組織科學(xué)家和相關(guān)科研單位，對(duì)中國(guó)探月工程開(kāi)展了工程的前期論證和方案設(shè)計(jì)工作；最近兩年又進(jìn)行了技術(shù)方案的論證，并對(duì)工程的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了攻關(guān)�，F(xiàn)在一切都在按照預(yù)定的要求按部就班地進(jìn)行著，且已進(jìn)入了工程的研制階段。我國(guó)目前正在進(jìn)行的月球探測(cè)一期工程——“嫦娥一號(hào)”工程，將大部分采用現(xiàn)有的成熟技術(shù)，一般情況下不存在無(wú)法攻克的技術(shù)難題。中國(guó)將利用現(xiàn)有成熟技術(shù)并在此基礎(chǔ)上作適應(yīng)性修改，以滿(mǎn)足繞月飛行條件。有消息說(shuō)，繞月探測(cè)衛(wèi)星將在“東方紅三號(hào)”衛(wèi)星上安裝探月專(zhuān)用儀器；運(yùn)載火箭將以“長(zhǎng)征三號(hào)甲”火箭為基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn)；發(fā)射場(chǎng)有可能選擇在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心；衛(wèi)星測(cè)控任務(wù)則由衛(wèi)星測(cè)控網(wǎng)和天文觀測(cè)網(wǎng)聯(lián)合承擔(dān)。
但由于這一工程的目標(biāo)是發(fā)射一顆月球探測(cè)衛(wèi)星并使其能繞月旋轉(zhuǎn)，而研制這一衛(wèi)星里面的所有設(shè)備，以及軌道、運(yùn)載、測(cè)控、地面接收等一系列系統(tǒng)的建立，還需要花費(fèi)大量時(shí)間。因此，要實(shí)現(xiàn)首次探月這一目標(biāo)估計(jì)在3年左右時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)。
中國(guó)探月“三步走”
我國(guó)月球探測(cè)近期規(guī)劃共分為“繞”“落”和“回”三個(gè)階段。“繞”就是研制和發(fā)射中國(guó)第一顆月球探測(cè)衛(wèi)星，對(duì)月球進(jìn)行全球性、整體性與綜合性探測(cè)，以獲取月球的三維立體圖像等；“落”就是發(fā)射月球軟著陸器，試驗(yàn)月球軟著陸和月球車(chē)巡視勘察，就地對(duì)月球進(jìn)行探測(cè)，并開(kāi)展月基天文觀測(cè)等；“回”就是不僅向月球發(fā)射軟著陸器，而且發(fā)射小型采樣返回艙，采集關(guān)鍵性月球樣品返回地球。目前我國(guó)月球探測(cè)的所有工作都在圍繞“繞”這一目標(biāo)進(jìn)行著。
月球探測(cè)第一期工程，也就是我們所說(shuō)的“嫦娥一號(hào)”繞月工程將實(shí)現(xiàn)什么樣的科學(xué)目標(biāo)？也就是我們的月球探測(cè)工程到底想干點(diǎn)什么。據(jù)了解，月球探測(cè)工程主要有四大任務(wù)。其一、獲取月球表面三維立體影像，精細(xì)劃分月球表面的基本構(gòu)造和地貌單元，進(jìn)行月球表面撞擊坑形態(tài)、大小、分布、密度等的研究，為類(lèi)地行星表面年齡的劃分和早期演化歷史研究提供基本數(shù)據(jù)，并為月面軟著陸區(qū)選址和月球基地位置優(yōu)選提供基礎(chǔ)資料等；其二、分析月球表面有用元素含量和物質(zhì)類(lèi)型的分布特點(diǎn)，主要是勘察月球表面有開(kāi)發(fā)利用價(jià)值的鈦、鐵等14種元素的含量和分布，繪制各元素的全月球分布圖，月球巖石、礦物和地質(zhì)學(xué)專(zhuān)題圖等，發(fā)現(xiàn)各元素在月表的富集區(qū)，評(píng)估月球礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用前景等；其三、探測(cè)月壤厚度，即利用微波輻射技術(shù)，獲取月球表面月壤的厚度數(shù)據(jù)，從而得到月球表面年齡及其分布，并在此基礎(chǔ)上，估算核聚變發(fā)電燃料氦-3的含量、資源分布及資源量等；其四、探測(cè)地球至月亮的空間環(huán)境。月球與地球平均距離為38萬(wàn)公里，處于地球磁場(chǎng)空間的遠(yuǎn)磁尾區(qū)域，衛(wèi)星在此區(qū)域可探測(cè)太陽(yáng)宇宙線(xiàn)高能粒子和太陽(yáng)風(fēng)等離子體，研究太陽(yáng)風(fēng)和月球以及地球磁場(chǎng)磁尾與月球的相互作用等。
那么，怎樣才能與嫦娥近距離“接觸”呢？據(jù)中國(guó)空間技術(shù)研究院月球探測(cè)衛(wèi)星總指揮兼總設(shè)計(jì)師葉培建介紹，將月球探測(cè)衛(wèi)星送入月球軌道采取多級(jí)推進(jìn)的方式。按照方案，衛(wèi)星在和運(yùn)載火箭分離后，將先在圍繞地球的軌道上運(yùn)行3——4圈，逐步加速，最后到達(dá)地—月轉(zhuǎn)移軌道的入口速度，衛(wèi)星沿大橢圓軌道飛向月球。地——月轉(zhuǎn)移軌道，為保證衛(wèi)星正確進(jìn)入月球附近預(yù)定的位置，需進(jìn)行2——3次軌道中途修正。在月球附近，為實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星環(huán)繞月球運(yùn)動(dòng)，需對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行減速。通過(guò)三次近月點(diǎn)制動(dòng)，逐步降低軌道的近月點(diǎn)，最終進(jìn)入距月面200公里的工作軌道，開(kāi)始進(jìn)行科學(xué)探測(cè)活動(dòng)�！芭c嫦娥對(duì)話(huà)”大概整個(gè)需要8——9天的時(shí)間，衛(wèi)星將攜帶CCD立體相機(jī)、成像光譜儀、激光高度計(jì)、γ/X射線(xiàn)譜儀、微波探測(cè)儀、太陽(yáng)高能粒子探測(cè)器、低能離子探測(cè)器七類(lèi)探測(cè)儀器完成科學(xué)探測(cè)目標(biāo)任務(wù)。
3輛月球探測(cè)樣車(chē)制成
從2000年5月開(kāi)始，哈爾濱工業(yè)大學(xué)就著手開(kāi)始進(jìn)行月球探測(cè)車(chē)的研制及相關(guān)技術(shù)的研究，已經(jīng)研制出了三種類(lèi)型的月球探測(cè)車(chē)原理樣機(jī)。鄧宗全教授把兩輪并列式月球探測(cè)車(chē)、行星越障輪式月球探測(cè)車(chē)和搖臂——轉(zhuǎn)向架式月球探測(cè)車(chē)一一為我進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)的演示。其中兩輪并列式月球探測(cè)車(chē)采用兩輪支撐，獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，并利用重心偏離產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使整車(chē)的驅(qū)動(dòng)性能得以增強(qiáng)。該車(chē)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)速度快，易于控制，且具有機(jī)動(dòng)靈活，可靠性高，避障能力強(qiáng)，調(diào)整方向迅速及翻轉(zhuǎn)后自動(dòng)復(fù)位能力強(qiáng)等特點(diǎn)。六輪搖臂——轉(zhuǎn)向架式月球探測(cè)樣車(chē)、兩輪并列式月球探測(cè)樣車(chē)和行星輪式月球探測(cè)樣車(chē)，它們的尺寸大約為高50厘米，寬60厘米，長(zhǎng)80厘米，材質(zhì)為鋁合金等普通金屬。行星輪式月球探測(cè)樣車(chē)開(kāi)過(guò)來(lái)時(shí)，鄧宗全教授往車(chē)輪下放了兩塊紅磚，只見(jiàn)它就像是一位驕傲的將軍，一越而過(guò)。他告訴記者，其中六輪搖臂——轉(zhuǎn)向架式月球探測(cè)車(chē)是仿造美國(guó)登月時(shí)的“索杰娜”型月球車(chē)制成的，而兩輪并列式月球探測(cè)車(chē)是由哈工大自行研制的。三款樣車(chē)針對(duì)不同環(huán)境下對(duì)月球車(chē)平穩(wěn)性、越障性、速度和抗顛覆性的要求而設(shè)計(jì)，尺寸、重量和外形也各取所需。
由于月球環(huán)境復(fù)雜，所以必須先研究樣車(chē)，通過(guò)樣車(chē)在模擬環(huán)境試驗(yàn)中得到科學(xué)數(shù)據(jù)，再研制真正的登月車(chē)。目前，登月車(chē)有小型化的趨勢(shì)，鄧宗全教授告訴記者，多車(chē)、群控的月球車(chē)是發(fā)展方向，我們也正在朝這方面而努力。所謂多車(chē)群控，就是指將多個(gè)車(chē)運(yùn)往月球，每個(gè)車(chē)具有各自的功能，每輛車(chē)能完成一項(xiàng)具體的任務(wù)。
為了實(shí)現(xiàn)軟著陸，把車(chē)平穩(wěn)地運(yùn)到月球上，需要整個(gè)系統(tǒng)的支持。因此，月球車(chē)作為一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)備固然很重要，但其他設(shè)備也是非常龐大的。他認(rèn)為，現(xiàn)在，我們?cè)O(shè)計(jì)的樣車(chē)只是在地面性原理上的樣車(chē)，與實(shí)際的月球環(huán)境還有很大差別。我們下一步的工作就是要對(duì)月球車(chē)的材料、物理性能進(jìn)行研究。
鄧宗全教授表示，他們下一步的工作，就是要實(shí)現(xiàn)多車(chē)系統(tǒng)。即主車(chē)和輔車(chē)相互依托，三車(chē)互相配合，實(shí)現(xiàn)探測(cè)月球的一系列工作。月球車(chē)的主要用途是完成代替人進(jìn)行科學(xué)考察、獲取信息。通過(guò)月球車(chē)，可實(shí)現(xiàn)勘探地質(zhì)構(gòu)造、地形等，還可以安放地震儀記錄月球的月震以及小行星對(duì)月球的撞擊情況，最終了解月球的現(xiàn)狀和演化。
新聞背景
月球及月球探測(cè)
月球是地球唯一的一顆天然衛(wèi)星，距地球平均距離38萬(wàn)公里。月球內(nèi)部由月核(半徑700公里)、月幔(半徑1000公里)和月殼(厚度70公里)組成，與地球相似。由于沒(méi)有大氣層，月球表面巖石受到各種小天體頻繁撞擊后，形成了一層厚度大約在3至20米之間的月壤。
月球內(nèi)部的地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)歷史集中在距今46億至31.5億年前，其內(nèi)部能量也已于這一時(shí)期消耗殆盡，因此月球上沒(méi)有明顯的磁場(chǎng)存在。自距今31.5億年以來(lái)，月球?qū)嶋H上只是一個(gè)固化的巖石軀殼在圍繞地球旋轉(zhuǎn)。1959年以前，人類(lèi)對(duì)月球只能用望遠(yuǎn)鏡和裸眼進(jìn)行觀察。1959至1976年，美國(guó)和前蘇聯(lián)先后向月球發(fā)射了80多個(gè)月球探測(cè)器，其中有45個(gè)取得成功。1969年7月，美國(guó)阿波羅11號(hào)飛船登月成功，首次實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)登月的夢(mèng)想。1976年以后的18年，由于多方面原因，人類(lèi)月球探測(cè)進(jìn)入一個(gè)寧?kù)o期。這一期間，世界各國(guó)均未對(duì)月球進(jìn)行新的探測(cè)。1994和1998年，美國(guó)成功發(fā)射“克萊門(mén)汀”和“月球勘探者”號(hào)月球探測(cè)器，對(duì)月球形貌、資源、水冰等進(jìn)行了探測(cè)，標(biāo)志“又快、又好、又省”的月球探測(cè)新時(shí)代的開(kāi)始。
文/本報(bào)記者曹家驤
