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导读

2010年10月,作为中国探月工程二期的先导星——“嫦娥二号”即将发射升空,经过120小时的旅程后直飞月球,环月轨道从200公里降为100公里以内,它将为“嫦娥三号”实现月球软着陆进行部分关键技术试验,并对着陆区进行高精度成像,对载人登月意义十分重大。我们邀请到国际宇航科学院院士朱毅麟教授为我们解析嫦娥二号技术难题。 [网友评论]

朱毅麟,毕业于南京工学院土木系,1959年毕业于清华大学工程力学研究班。1958年起从事火箭与人造卫星的研究设计工作,现为国际宇航科学院通讯院士、中国空间科学学会和中国科普作家协会理事。
更多>>核心观点
Q1

在嫦娥二号卫星发射前将有哪些最后的检测?

朱毅麟:首先把火箭检查一遍,探测器嫦娥二号本身也要检查,嫦娥同火箭对接以后要全部检查一遍。检查的过程,从细节的检查,到逐步逐步,最后到发射前8小时,做一些主要的技术指标的检查,这一系列过程一般需要半个月到一个月时间。

Q3

嫦娥二号无绕月变轨过程直飞月球需突破哪些难点?

朱毅麟:运载火箭把嫦娥二号送进奔月轨道的起点,在这一点的位置、速度、速度方向都要事先精准的测算好,而且要使它控制达到预定的要求,偏差不能太大,偏差大了以后修正就很困难了。

Q5

嫦娥二号在月球的工作计划有哪些?

朱毅麟:这次科学目标不是主要的,对月球表面环境的探测是有的,一般宇宙探测器或者粒子探测器都有,另外还带了CCD摄像机,摄像机要拍月面的照片,主要是拍摄着陆点的详细图形。

Q7

日本、印度等欧洲国家是否也具有同样的技术?

朱毅麟:月面软着陆和未来的月球车巡视现在只有美国和俄罗斯实现过,日本、印度都没有这方面的。现在我们嫦娥二号是为下一步的月地软着陆和巡视探测做准备工作,这个很难说已经达到很高水平。

Q9

嫦娥二号是否要为嫦娥三号月球车着陆轨迹做一定测算?

朱毅麟:月球车在月球表面怎么巡视、走哪,估计现在在做这项工作但没公布,着陆点在什么地方,也选择,可能有三五个。另外,他要同着陆器保持一定的联系,要把它探测到一些数据发送回来。

Q2

嫦娥二号在发射前的24小时会有哪些准备呢

朱毅麟:首先要火箭加注推进剂,因为火箭推进剂的量是非常大的,加注的过程中间不可能很快,因为这些推进剂都有爆炸性、危险性,要慢慢慢慢加,所以一般加注的时间都要长达好几个小时,加注完了以后全部要检查一遍。

Q4

嫦娥二号更接近月球的距离是否有新讲究?

朱毅麟:在靠近月球过程中地面要控制、要测量,应准确。如果控制不好,可能会掉到月面,所以这个对地面测控要求,要它快速、精确的测量,这比过去要难,因为他整个轨道飞行的时间是很短的。

Q6

预计这次嫦娥二号在月球的工作时间多长呢?

朱毅麟:这次的时间,具体他完成对月球未来着陆点的拍摄,估计时间也不会太多,但这完成以后就在100公里高度上围绕月球运行,做一般性的测量。

Q8

我们预想的理想的着陆点是什么样的?

朱毅麟:比方一般选择平坦的地方,具体在月球表面所谓平坦的地面很多,所谓海嘛,没有水的海,这些地方都是平坦的比较多,当然你还要选择最合适的地方。

Q10

目前在载人登月方面还有哪些困难和障碍?

朱毅麟:现在对我们来说,月球的探测第三步要到2017—2020年前后。这个之后才能和现在的载人航天结合起来。载人航天现在仅完成了出舱活动,还有一个重要的是交汇对接,将来在载人登月里面交汇对接是一定要有的。

更多>>访谈实录

  主持人:各位网友大家好!欢迎到新浪新闻与中国数字科技馆为您联合推出的嫦娥二号访谈节目。中国探月工程再度起征,嫦娥二号也发射在即,我们邀请到国际宇航科学院院士朱毅麟教授,跟我们一起来聊一聊嫦娥二号。

  朱教授,我们知道嫦娥二号即将发射,能否先简单说一说,在卫星发射前将有哪些最后的检测?听说有24小时检测、12小时检测、8小时检测不同的内容。

  朱毅麟:在发射以前要做很长时间的准备工作,实际上火箭和嫦娥二号探测器在北京启动之前就已经开始做准备工作了。到发射场后,首先要把火箭检查一遍,探测器嫦娥二号本身也要检查一遍,把嫦娥同火箭对接以后也要全部检查一遍。检查的过程,从细节的检查,到最后发射前8小时一些主要技术指标的检查,这一系列过程一般都需要半个月到一个月时间。现在可能已经进入比较接近于发射前的准备了。

  主持人:在发射前的24小时会有哪些的准备?

  朱毅麟:首先要给火箭加注推进剂,因为火箭推进剂的量非常大,加注过程不可能很快。因为推进剂都具有爆炸性、危险性,所以应慢慢儿加。一般加注时间要长达几个小时,加注完之后全部要检查一遍。

  主持人:除此之外,整个系统还有哪些数据需要检查?

 朱毅麟:首先发动机系统、推进剂的输送系统、控制系统,还有无线电测控系统,包括探测器,另外就是嫦娥二号卫星本身很多系统,如电源系统、控制系统、热控系统等等,每个系统都需要检查一遍。

  火箭有七八个系统组成,探测器嫦娥二号也有七八个系统,每个系统都要全部检查一遍,到最后8小时发射之前,不可能每个系统都检查,其中一些主要的指标要检查一下。

  主持人:关于嫦娥二号这次技术上的突破,我们知道它最大的一个特点就是直接飞向月球。这样直接飞向月球,没有了绕月轨道变轨的过程,需要突破哪些技术难点?

   朱毅麟:原来嫦娥一号要围绕地球运转两天到三天,甚至五六天的时间,进行四次变轨,这个其实更复杂,因为它是要求嫦娥一号自己进行四次变轨。这个变轨都得要先把轨道测量以后,通过嫦娥一号调整姿态,姿态准确之后点燃发动机,发动机点燃时间和熄火都要控制,这些动作都比较复杂。所以发射嫦娥一号时由于技术原因不得不采取这样一些围绕地球进行四次变轨的办法进入月球轨道。

  如果一次把它推入轨道,实际相对比较简单,简化了地面的测量,然后地面发送指令,这些过程都比较简单了。但反过来这对火箭的要求比较高,就是火箭要一次达到一定的速度,而且方向要非常准确,因为后面再没有时间去修正了。原来嫦娥一号绕地球旋转的过程中,地面可以不断跟踪,一定的时候可以修正。因为他有四次发动机点火,在发动机点火之前我们可以进行修正。一旦进入奔月轨道后,只能靠在奔月轨道上来修正了,这样要求高一些,轨道上修正只能做一些比较小的一两次修正。

  主持人:就是说在它发射时,它的姿态等都是要非常精准的?

  朱毅麟:是说他在入轨点时,也就是运载火箭把嫦娥二号送进奔月轨道的起点,这点的位置、速度、速度方向都要事先精准的测算好,而且要使它达到预定的要求,偏差不能太大,否则以后靠奔月轨道上的修正就很困难了。

  主持人:一般偏差多大之后会出现问题?

  朱毅麟:这个偏差就是几分的,方向不能超过一度,速度一般就是不能超过几米每秒,要求非常高。

  主持人:我们知道第二点,就是说这一次嫦娥二号会更加的接近月球表面,我们知道月境可能会带来更加精彩的月球表面的图片、各方面的数据、各方面的结果,这样近的一个距离,这样近的一个绕月的轨道,是不是也有新的讲究呢?

  朱毅麟:原来嫦娥一号围绕月球轨道的高度,月面是200公里,现在要求的正常情况下是100公里,这个已经是要求比较高了。另外,离月面越近,在月球重力不均衡的情况下,对轨道要求更大,所以控制起来比较复杂。这次不光是说100公里,而且为嫦娥三号做准备,嫦娥三号将来要下降到月面,因此嫦娥二号希望能做一个下降的过程,做下降的机动飞行,使嫦娥二号能够到离月面只有15公里的高度,当然不能着陆,着陆是下一步的事。这样进入到远月点200公里,近月点15公里,这样的椭圆轨道,在这个过程中地面要控制和测量,应当很准确。如果控制不好,可能就掉到月面了,所以这个对地面测控的要求,要它快速、精确的测量,这比过去要难得多。以前你在200公里轨道上、100公里轨道上让他自由飞行就行了,就是出现问题也是慢慢的掉下来,现在希望一下子让他下降到15公里,然后再回去,这个控制要求比较精确,而且要求要快速控制,因为他整个轨道飞行的时间是很短的。

  主持人:就是说在地面控制,一个时间点的把握,和他在轨道中姿态的一些把握。

  朱毅麟:嫦娥二号在围绕月球飞行过程中,地面是不断的测量的,除非它跑到月球背面的时候没有信号了,当然它又飞过来以后又可以测量,不断的跟踪。让它下降到15公里怎么办呢?就是要嫦娥二号的发动机点火产生推力,使得速度降低,降低速度以后它才能降低到15公里,这样就要控制好,如果你推力太大或者作用时间比较长,速度减太小可能就不是15公里了,就是几公里,甚至掉到月面上。

  主持人:这次嫦娥二号在月球的工作计划有哪些呢?就是它的科学目标?

  朱毅麟:这次的科学目标不是主要的,对月球表面环境的探测,这还是有的,一般宇宙探测器或者粒子探测器,都是有的,另外还带了CCD摄像机,摄像机当然也要拍摄月面的照片,当然这次拍摄月面照片是附带的,主要是拍摄着陆点的详细图形,比如为什么降落到15公里,在15公里的地方相机拍摄地面分辨率可以达到1.5 米,如果在150公里高度上拍摄,可以达到10米,这比嫦娥一号要提高了很多倍。另外,嫦娥一号在200公里轨道上,相机拍摄的地面分辨率有120米,就是要很大的120米这么大的面积,才能看得清楚,现在CCD相机,为了拍摄地面将来月面着陆点附近的情况,可以去到1.5米,就是1.5的东西它可以看出来,精度就高多了。

  主持人:这次嫦娥二号会不会考虑带一些视频资料回来呢?

  朱毅麟:这个肯定会有的,因为CCD相机,拍摄的照片马上就会传回来的,而且现在传回来的速度也比较高了,过去嫦娥一号是每秒钟4兆比特,现在提高了1倍,就是每秒中8兆比特,就是它采用的测控通讯频率不一样,用的是X频段,比原来S频段带宽要宽一些,而且精度要高一些。

  主持人:预计这次嫦娥二号在月球的工作时间多长呢?

  朱毅麟:这次的时间,具体他完成对月球未来着陆点的拍摄,估计时间也不会太多,但这完成以后就在100公里高度上围绕月球运行,做一般性的测量。

  主持人:这一次嫦娥二号如此近距离的接近月球表面,在新的一轮的探月高潮当中,日本、印度还有其他的欧洲国家,是否也具有同样的技术水平呢?

  朱毅麟:如果说月面软着陆,而且未来的月球车巡视的话,现在只有美国和俄罗斯实现过,日本、印度都还没有实现这方面的,作为现在来说,我们现在嫦娥二号是为下一步的月地软着陆和巡视探测做准备工作的,这个准备工作很难说已经达到很高水平。月球探测器如果要到月面着陆的话,月球表面没有大气层可以利用,完全要靠着探测器自己用推力给它降低速度,这个速度要降低到每秒三五米以下才能软着陆,控制不好可能撞坏。选择地点如果坡度很大,或有一个峭壁,可能就摔下去坏了,所以选择着陆地点很重要的。

  主持人:我们预想的理想的着陆点是什么样的?

  朱毅麟:比方一般选择平坦的地方,具体在月球表面所谓平坦的地面很多,所谓海嘛,没有水的海,这些地方都是平坦的比较多,当然你还要选择最合适的地方。

  主持人:嫦娥二号这次一方是要为嫦娥三号准备着陆点的一个选择,是不是还有嫦娥三号月球车降落的着陆轨迹是不是也要做一定的测算呢?

  朱毅麟:月球车将来在月球表面怎么巡视,走哪些,估计现在在做这项工作,但是并没有公布,着陆点在什么地方,也有选择,可能三五个。经过调查以后哪个更适合,在这个点附近大概走多远、多大距离,要有预算,要预先进行一些测量、估算,因为月球车能量有一定限制,不可能走太远。另外,他要同着陆器保持一定的联系,要把它探测到一些数据发送回来。

  主持人:我们看到嫦娥工程的这一系列的探月计划,我们也似乎看到人类登月的前景,前一段时间公布说预计在2025年实现载人登月,目前来说在载人登月这方面还有哪些困难和障碍吗?

  朱毅麟:载人登月是很复杂的系统工程。它是要综合月球的采样返回的技术,月球的第三步,你是要回来的,不像无人的,我扔在那儿也不要紧,时间长了就丢掉。一定要把月球探测的第三步技术和载人航天技术要完全结合起来。现在对我们来说,月球的探测第三步,还要到2017—2020年前后。有了这个以后,才能和现在的载人航天结合起来。现在载人航天现在仅仅完成了出舱活动,还有一个重要的是交汇对接,将来在载人登月里面交汇对接是一定要有的。我们有一些专家也预计过在 2025年前后我们要实现载人登月。当然这方面要做一些准备工作,我想就是建立在现在的载人航天的第三期的工程和探月第三工程。这两个工程第三期、第三步做得好的话,载人航天就没有问题了。

  主持人:一个是载人航天返回的技术,还有一个在太空交汇对接的技术?

  朱毅麟:对。交汇对接和组装技术,把两个大飞行器的舱段在这个空间里面对接起来。现在对接仅仅是比较小的,两个飞船的对接,将来可能是大型机构的对接,将来都可能在载人航天的空间站里面完成的。

  主持人:数字科技馆的会员给我们征集了一些问题,大家都知道朱毅麟老师是钱学森老师的学生,我们也知道钱学森在早年已经对中国的航天和探月有过一系列的设想,您是不是可以给我们一起分享一下?

  朱毅麟:钱学森先生,他作为一个大科学家,他对航天的想法是非常遥远和宏大的。我记得1963年跟他学习的时候,他提出过很长远的想法。甚至我还记得1958年的时候,我们刚刚开始考虑人造卫星的时候,因为1957年苏联第一颗人造卫星上天以后,1958年我们有一些科学家也开始研究这些问题。当时他跟我们说,苏联第一颗人造卫星打出的轨道是椭圆的,近地点几百公里,远距离可能到几千公里,火箭的入轨速度不是很准。他说我们第一颗人造卫星一定要打一个圆轨道,控制精度一定要非常高。这是在1958年的时候,将近60多年以前。到了1963、1964年,我们跟他一起学习的时候,当然我们国家还在研究,怎么样搞第一颗人造卫星,1965年正式开始制造第一颗人造卫星,在这之前我们跟他学的时候,他就有一个想法,写了一篇论文,1957年就有一篇论文《远程星际航行》,远程的概念就是所谓飞出太阳系,他的航天在太阳系内的叫做航天,出了太阳系就命名为航宇。他在《力学学报》上发表了一篇文章,登在1957年的第四期上。因为1957年苏联第一颗人造卫星上天了,他受到了启发,我们下一步应该向太阳系外发展,他就写了一篇论文,怎么样飞向半人马座、α星,飞向天狼星,这些行星离开太阳系都是按光年计,4—6个光年。1963、1964年我跟着他学习,在他的基础上,在他的指导下又写了一篇文章《远程星际航行补篇》,进一步阐述怎么样飞行。这篇文章,他说我们暂时不发表,为什么?我们不仅仅要做到理论上的探讨,我们的任务就是要向齐尔奥科夫斯基那样,怎么样在技术上实现飞向这些恒星,后来由于种种原因,这些没有研究下去。当时他很多想法非常实在,不光进行理论的分析、数字计算,就是要研究怎么样实现它,怎么样建造大火箭,怎么样建造飞到太阳系外的基础问题。当然这些工程问题在当时不可能解决,即使在现在来看,还是非常遥远的。后来这篇文章,为了纪念钱老去世,虽然是30年以前写的,我在航天工程上把它发表了。这说明钱老对航天的概念是想的非常宏大,非常远的。

  主持人:钱老早在60年前就想到了在太阳系外做探讨。目前我们国内深太空的探索可以达到什么样的状态了呢?

  朱毅麟: 现在火星的航行还没有开始,月球探测是第一步,接下来应当向行星探测,最主要的对象就是火星,它有些环境和地球差不多,它有大气层,温度的变化不会太冷太热,一般在零下几度、几十度,也不会温度太高。我们国家上海航天局曾经做了萤火一号,一个小的火星探测器,准备搭载俄罗斯发射的火星探测器上,然后围绕火星探测。由于俄罗斯发射的时期推迟了,这个事情没有成功。另外一方面,我们还在想,咱们自己发射火星探测器,用咱们自己的火箭发射自己的火星探测器,这也是完全可能的,不需要搭载俄罗斯。搭载俄罗斯的火箭或者是探测器上,受人家制约,他怎么办你就得怎么办,他提一些要求你就得满足它。如果完全自主也可能,按照我们现在的火箭技术,按照现在月球探测器的技术,发展自己的火星探测器,应当没有问题的。

  主持人:都不再是想象了。

  朱毅麟:不是有太大问题,只要有一定的规划,一定的经费完全可以做出来。我也希望萤火一号可以顺利按照俄罗斯的发射时间送出去,取得一些经验也是不错的。

  主持人:一直以来,我们探索月球的奥秘,探索外太空神秘的东西,更多是我们在寻找一种资源,因为地球的资源正在被耗尽,我们需要借助外太空的资源来寻找更多的生存方式。您觉得在探月工程,包括未来的深空探索中,探索到的外太空的资源,我们人类应该以什么样的态度对待它?

  朱毅麟:谈到资源的问题,这是对外太空星体的探索,开发资源,包括将来月球是不是有资源可以开发,这是一个方面的问题,这个谈的比较多。月球上除了环形山以外,有很多矿产,和地面是差不多的,一些金属矿产,包括金属和非金属的都有,铁、锰、钙、硅、氧,矿产都有。开采这些将来可能对地球上资源的缺少是有弥补。

  但是我觉得还有一个我们要认识的,就是对一些行星的演变的探测,对于怎么样保护地球上的气候、生态环境都是有好处的。进入说金星为什么表面温度有400多摄氏度,二氧化碳的大气浓度非常浓,表面的大气压力有90个,这个状态是怎么样形成的。这就启发我们现在地球上二氧化碳逐渐增加,怎么样减碳。另外,火星怎么演变成现在这个状态,水很少,基本上还没有探测到有水,温度是那么低,这是怎么形成的。对于这些太阳系行星的演化的过程,也可以了解到它们为什么形成这样的状态。为了避免地球将来几千年也变成这种人类不可能生存,这就可以从中吸取一些教训。探测火星、金星对于如何保护地球上的生态环境和保护地球美好的家园也是不所启发的。特别是现在都很关心地球环境的问题,这也是一个方面,不光是资源方面的问题。

  主持人:还有其它的吗?

 朱毅麟:再遥远就是移民的问题。将来月球上能够开发了,移一部分人到月球上,甚至是火星,火星有大气层,我们可以使大气层变浓,种一些生物,这个是比较长远的。关键很重要的通过探测行星的变化,怎么保护目前的地球有一些启发。像金星为什么要形成现在这种全部是二氧化碳大气层,二氧化碳是一个温室效应,它吸收了太阳光的热以后,散不出去,就像一个温室一样。为什么二氧化碳会形成这么多,现在我们怎么样减碳,应当说有一些启发。

  主持人:金星的研究对于地球全球变暖会有一定的帮助。

  朱毅麟:现在温度有400多度,一般的东西上去都得熔化了。

  主持人:深太空探索将会给地球带来的东西不仅仅是资源,还有更多的知识和经验。

  朱毅麟:对。

  主持人:随着探月工程脚步向前推进,随着我国载人航天技术向前推进,未来登上月球将不再是人类的梦想。今天我们的访谈就到这里,感谢朱教授做客访谈间,关注嫦娥二号发射,感谢您关注新浪新闻,越近越精彩。

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