我国今年将启动嫦娥探月工程解读探月5大难关

http://www.sina.com.cn 2003年03月05日00:14 天津青年报

　　“嫦娥工程”将于今年正式启动，中国将开始探月工程论证和关键技术的攻关，利用先进仪器对月球资源和能源分布进行全面探测。正如我国航天技术方面的权威徐世杰教授所说，“去月球，是一件太复杂的工程……”

　　探月5大难关

　　让遥控机器人出远门

　　赶在印度之前上月亮

　　为登月找个最佳理由

　　38万公里外有效测控

　　让探测器围着月球转

　　专家：如何叩响月球之门

　　随着“神舟”五号发射日期的初步确定、中国载人航天梦想实现日期的逐渐临近，科学家们的眼光越来越集中到深空探测领域，而月球探测作为深空探测的第一站更是吸引了众多目光。

　　近日，国家宇航局传出消息，我国将于今年启动定名为“嫦娥工程”的探月工程论证和关键技术的攻关，中国将利用先进仪器对月球的资源和能源分布以及特殊环境进行全面的探测。为了证实这一消息，本报记者专访北京航空航天大学和清华大学的专家，了解到一些探月工程的消息。

　　让探测器变成月球的卫星

　　“去月球，是一件太复杂的工程，决不是你所能想象到的”，徐世杰教授对记者说。徐世杰是北京航空航天大学航天飞行器与导弹技术系副主任，也是我国航天技术方面的权威之一。

　　据介绍，目前我国的卫星最远能够发射到地球静止轨道，距地心大约3.6万公里，而地球到月球的距离是38.44万公里。“从地球发射的探测器到达月球附近时速度很快，控制有误的话，就会掠过月球或者直接撞击在月球表面上，而不能被月球的引力捕获直接形成环绕月球的卫星。可谓‘失之毫厘，谬以千里’。如果探测器直接撞击在月球表面上，被称为‘硬着陆’。撞击前探测器相对于月面的速度一般都大于2.5公里／秒，这么快的速度，探测器必毁无疑。无论是硬着陆，还是一掠而过，这两种探测方式只是在早期的探月活动中采用过，而且所能获得的月球信息极为有限。如果要让探测器持续不断地观测月球，就必须通过止推发动机在适当的时机和轨道开始工作，衰减探测器相对于月球的速度，使其成为环绕月球运动的卫星，完成科学观测任务。”

　　徐教授说，“更进一步的探测工作是让着陆器‘软着陆’在月面上，进行月球表面的巡游等任务，例如阿波罗登月。简单地说：阿波罗飞船从地球飞出后，利用反推力制动(类似于刹车装置)，衰减速度，然后环绕月球轨道运动，确定登陆点。然后，阿姆斯特朗坐着登陆舱脱离阿波罗号，降落在月球上。登陆舱一分为二，其一为带轱辘的月球车，阿姆斯特朗坐在上面可以移动；另一半为返回舱，将载着阿姆斯特朗回到阿波罗飞船上。要飞上去和月球轨道上的飞船对接，多么微小的疏漏，在38万公里外月球都会被放大成一个天文数字。”

　　遥测技术是个难关

　　“中国飞向月球的主要困难不是运载能力，我们目前在近地轨道的运载能力是10吨，相当于可以把两辆东风卡车送到200公里的高度，如果到月球运载轨道的话，估计可以有1.5吨左右的量级。”徐教授说，“目前主要的困难是遥测技术。”遥测技术简单地说有点像上网。你用鼠标在网上操作，信息就会根据你的意图反馈回来；同样，前往月球的飞船要与地面联系，受地面控制，同时反馈回信息，38.44万公里对中国航天目前还是一个不短的距离。同时，月亮27天左右绕地球公转一周，也就是说一天大约转15度左右。我国的国土资源覆盖的时区有限，不能完全覆盖，也就是说，大多数情况下无法观测到探测器。另外，探月的卫星运行到月球的背面时，地面上也无法收到信号。因此，卫星即使发射成功，如果不能进行有效地测控，卫星就会失控，或者传不回信息。

　　“这就是现在经常说的遥测瓶颈，以目前水平，动用全国的观测站和天文台，刚刚可以完成遥测，但还是比较勉强”，徐教授说。“美国在全球建了3座测控站，在本土的加州、澳大利亚的堪培拉和西班牙的马德里，每隔120度建一座，总有一个站能观测到，此外它还有数座直径为70米、36米和26米不等的接收天线，已经具有了探测太阳系的能力。”

　　月球成为科研新大陆

　　在清华大学逸夫楼中的动力学与控制实验室中，每逢周一上午10点，实验室的研究人员和一些校外的科研机构赶来的专家学者都会坐在一起，开一个航天科技学术讨论班，讨论班的主题一般会围绕航天器动力学与控制的一些热点和难点问题进行。这是实验室的传统，历经二十余年而从不间断。王博士是实验室的博士后，采访就是在讨论班开始前进行的。

　　“我们的工作不仅是研究怎么去月球，还要做一个最优化的方案，怎样燃料最省”，王博士说。同样在清华大学，关于月球车的研究项目已经启动，机器人的项目则在几个机构同时展开，武汉的中国地质大学教授鄢泰宁准备做月球的钻探机，中国天文台对月球土壤与地质状况也开始相关的分析。目前除了航天院所外，哈工大、北航、国防科大、西工大、中科学院的空间中心、地化所等都有涉及月球探测的项目。月球已经成为一个科研的新大陆。

　　月球具备6项资源

　　徐世杰告诉记者，很多日本的大公司已经开始研发如何在月球建度假村，他们已经在地球上建房子做试验。航天界有一个概算，如果发射近地轨道的卫星，每公斤1万美元；再远一些要2万美元，也就是说一个体重70公斤的人，被当做资源卫星或通信卫星送入太空，发射费用就至少要70万美元。回收要花多少钱？去月球玩一圈会花多少钱？

　　“去月球干什么？这是一个很难回答的问题，这几年月球研究热，已经召开了两次月球探测会议，一直都在争论。”王博士说。

　　“我们不说月球资源，说太空资源，月球只是其中的一部分。人类航天最终是要取得回报的，也就是说我们要开发太空资源。”徐教授给记者总结了六个方面：

　　第一，是相对于地球表面的高远位置，也就是“势能”，所谓站得高看得远，“比如应用卫星，目前开发最多、最充分的就是这一项。”

　　第二，高真空、超洁净资源，也就是大气密度与大气中所含尘埃数的密度极低。徐世杰告诉记者，目前太空制药的某些实验中，纯度要比地球环境高100倍。

　　第三，地球引力场资源，它可以保证航天器的长期驻留。

　　第四，太空微重力资源，也就是说摆脱了重力之后的环境，物体不再有轻重之分，目前应用比较多的是冶金。在地球上有些合金，在重力环境下，就好像水与油一样是要分层的，而在太空可以冶炼出新的合金，制造新材料。

　　第五，太空的太阳能资源，地球只有一半的时间可以接收太阳能，折射、反射、云层、水汽吸收都要损失大量能量。而几乎所有的卫星都是靠太阳能电池作为能源，可以设想建立太空太阳能发电站。

　　第六，才是月球资源，在这个地球最近的邻居上可以做很多事，月球很早以前就进入宁静阶段，保留了大量原始信息，可以研究宇宙的起源。月球的引力场很弱，只有地球的1／6，发射航天器的阻力就小了。而且月球上也找到了水，有水就可以电离出氢、氧，燃料也就有了。月球上有100多种矿物，其中5种是地球上没有的。最引人注目的是月球上有氦3元素氦的同位素　，这在地球上十分罕见，它是核电的主要原料之一。有过一个估计，月球表面深度3米以内的氦3有70多万吨。这意味着什么？上个世纪末，全球一年的用电量相当于100吨氦3的核反应，以此计算月球的氦3够地球7000年的电量。

　　无人遥控机器人要唱主角

　　自从1998年清华大学牵头的“月球探测机器人总体方案设计及关键技术分解”立项，我国月球车研究的序幕就揭开了。月球机器人分为无人遥控和有人驾驶两种，我国研究的重点主要在无人遥控上面。

　　“无人遥控的机器人也将不再回收。”徐教授告诉记者。他说，经过8年的研究，太空机器人专家研究小组已在某大学实验室建成了模拟“机器人遥控操作系统”，系统模拟了科学家在地面操作太空机器人的行动。当科学家在房间内转动操作把手，屏幕上模拟的太空机器人会照着操作人员的指挥运动，隔几秒钟后，另一个房间两只真正的机器人手臂会发生同样的操作。之所以需要两只手臂，是因机器人在太空工作时，有时需要用一只手臂抓紧物体来稳定身体。

　　据了解，登月机器人将以火箭发射形式升空，发射时呈蜷缩状，以避免加速度可能造成的损坏。月球机器人将用于考察太空人未来的登陆地点、科学家感兴趣的区域以及放置仪器、收集样本和传送视频图像等。采集到的岩石样品用返回舱送回，因为回收不合算，机器人则永久留在月球上。本版撰文本报记者何涛

　　中国航天之路

　　1975年11月26日，发射了一颗返回式人造卫星。

　　1980年发射远程运载火箭。

　　1982年，潜艇水下发射运载火箭。

　　1984年4月8日，发射第一颗地球静止轨道试验通信卫星。

　　1986年2月，发射实用通信广播卫星。

　　1988年9月7日，发射试验气象卫星“风云1号”。

　　1999年11月20日，用运载火箭发射第一艘“神舟号”试验飞船。

　　2000年，“神舟”二号无人飞船按照预定轨道在太空飞行近7天。

　　2002年3月25日，发射“神舟”三号无人飞船。

　　展望未来，在2010年以前，中国的宇宙飞船将有可能访问月球。2020年左右，中国将建立自己的空间站。

　　内部消息赶在印度之前造访月球

　　虽说中国在太空机器人研究上取得了突破性的进展，目前“探月”仍没被列入国家计划。

　　根据航天局一位不愿透露姓名的权威人士在接受记者专访时肯定地说，我国实现“探月”一定比印度2007年实现登月要早，而且他相信，中国人实现人类探月所用的时间也肯定比美国人短。据他透露，中国的探月计划分三步进行：第一步，发射太空实验室和寻找贵重元素的月球轨道飞行器；第二步，实现太空机器人登月；第三步，载人登月。

　　“在人们意识中，探月就是登月，其实不然。目前的月球探测计划与登月计划是不同的。”徐教授告诉记者，目前盛传的“中国第一次月球探测计划的费用相当于修两三公里地铁”是没有根据的，探月和登月有本质的不同，登月计划的费用当然要高得多。

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