“嫦娥”探月

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2007年10月24日18时05分，中国第一颗探月卫星“嫦娥一号”在西昌卫星发射中心成功升空。中华民族千古流传的“嫦娥奔月”神话，一夜成真。

嫦娥一去不复返

将卫星送入月球轨道，有两种办法：一种是用大吨位运载火箭将卫星直接送到地月轨道。我国目前还不具备这个能力。但正在研制的“长征五号”运载火箭将使它成为可能。另一种方法，是利用绕地球轨道和卫星自身的重力，通过变轨进入地月轨道。“嫦娥奔月”采用的正是第二种方法。但这种方法只能为“嫦娥”提供去月球的“单程票”，也就是说，利用它可以把卫星送入月球轨道，但它再也回不来了。

所谓变轨，就是改变飞行器在太空中的运行轨道。受运载火箭发射能力的局限，卫星往往不能直接由火箭送人最终运行的空间轨道，而是要在一个椭圆轨道上先行过渡：然后再选择合适的时机向卫星上的发动机发出点火指令，通过一定的推力改变卫星的运行速度，从而达到改变卫星运行轨道的目的。变轨是一项非常尖端的测控技术，它对卫星轨道的测量，对发动机点火时间的计算以及遥控技术都提出了很高的要求。“嫦娥一号”从地球到达月球轨道至少需要10次较大的变轨，而“伸舟六号”飞船的全部飞行仅需3次变轨。

探月卫星的发射，计算好在某一天、某一时段几点几分发射，轻易是不能变的。比如计划好要在某年的4月18日发射，发射时间就要定在6时23分，如果推迟一天，就要定在6时28分，再推迟一天，就得改为6时33分。因为你必须考虑到在发射那一刻，时刻都在运动的月球处在太空的什么位置?卫星发射本来就是一件很难的事情，再加上必须确保在这个时间里准确发射升空，就更是难上加难。它要求与之有关的火箭、卫星、发射场、测量控制、通信保障等系统都与这一发射时间绝对同步：这在中国航天史上还是第一次。

“嫦娥”眼中的月

我国科学家为“嫦娥探月”提出了四项科学目标：一是获取月球表面三维影像；二是分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点；三足探测月壤特性；四是探测地月空间环境。其中，用微波探测仪探测月壤厚度，用立体成像技术获取月球的三维影像，在世界探月史上都是首次进行。此外，在美国探测了5种元素的基础上，我国将冉增加9种，共探测14种月球表面元素的分布。

你也许曾在Google Moon网站上，看到过月球表面图片，和“阿波罗”六次登陆月球的视频。虽说它们能满足大多数人对月球的好奇心，但对建立“月球基地”而言，这显然还远远不够。为此，必须为月球绘制一幅清晰完整的三维地图。当“嫦娥一号”进入正常绕月飞行后，她所携带的CCD立体相机将同时对卫星飞行的前方、后方、下方进行拍摄，并把得到的图像数据通过发射天线送回地球，由位于北京密云和云南昆明的地面接收站负责接收，并通过光纤传到国家天文台，进行数据处理。

与此同时，激光高度计则每隔1秒钟向月球表面发射一束激光，并在千分之一秒内被反射回来。根据卫星与月球之间的距离、光的传播速度、反射所用时间，即可得到该探测点的“海拔高度”。然后，再与立体相机拍摄的高精度图像相叠加，形成月球上这个点的立体图片。在“嫦娥一号”绕月球运行的一年里，这对“最佳搭档”将按地面控制中心的指挥，进行拍摄、测量，并传回数据。最后，经过更多科学家和技术人员对数据的深入研究和进一步加工，由中国人绘制的，包括人类探月活动从没涉足的月球南北极部分区域在内的，最完整最精确的月球三维图将呈现在世人面前。

月壤与人类未来

1978年，美国总统卡特的国家安全事务助理访华时，赠送给中国一件特殊的礼物――仅1克重的月壤。它是美国的“阿波罗11号”飞船登月时采集的。当时，中国科学家将它一分为二：一份保存起来。一份用来研究，并发表了12篇高水平的论文，从此拉开了中国科学家探索月球的序幕。虽然，此次“嫦娥一号”还不能登陆月球，无法带回由我们自己采集的月球土壤，但咱们中国自行研制的微波探测仪将使它不虚此行。

这台微波探测仪有四个主探测天线，即四个不同的观测波段：利用微波信号可由内向外穿透月球表面的特性，根据不同波段的微波能穿透的月壤厚度不同的原理。不同波段的探测天线将接收来自不同深度的物质的辐射能量，从而准确探测出某地区月壤的厚度。像这样利用微波遥感手段对月球进行探测，在世界上还是第一次。它已引起国际同行的高度关注，都希望中国能有新的发现。

在探测月壤厚度的同时，由月壤中富含的“氦-3”元素反射回来的光谱信号也会被一并收集，并以此将月壤中“氦-3”的总量和分布区域图勾勒出来。“氦-3”是一种安全高效、清清无污染的新型核聚变燃料，在地球上十分罕见。此前，科学家估计月球上“氦-3”的总储量可达100万～500万吨，能够满足地球7000年的用电需要。尽管目前离开采这些月球资源的日期还很遥远，但科学家深信它必将造福于人类。

你可别以为人类花费这么多“心思”探测的月球土壤，仅仅是为了满足自己的好奇心。2006年，美国科学家宣布已经制造出可以从月球土壤中提炼氧气的“制氧机”。美国计划2011年将把它送上月球。一旦该机器在月球上通过测试。那么人类在月球上生存的最大、最基本的问题――呼吸，将得到解决。如果“嫦娥一号”能再次确认月球两极存在水或冰，那么，人类在月球上建立永久性基地绝对指日可待。

我们为什么要探月

全世界迄今共进行了123次月球探测活动。别人都已搞了几十年，我们为何还要探月?对此，一位中国科学家说得好：“别的国家生产汽车，我们是不是就不用生产了?别国科学家研究人类起源，我们的科学家还要不要研究?”尽管国际上每年都会发表一些新的月球研究成果，但真正具有核心价值和意义的资料、数据，却从来都没有完全公布过。在尖端领域，中国必须要有自己的作为。

1984年，联合国通过了《月球协定》，规定月球是全人类的共同财富。但一个难以改变的客观市实是，如果我国在月球探测上能取得一些成果，在国际上讨论《月球协定》的修订和分享月球权益时，将有更大的发言权，将能更有效地维护我国在月球的合法权益。

进入21世纪以来，美国重新启动了登月计划，日本的“月光女神”探测器已在不久前上天，德国、印度也都跃跃欲试。大家都明白，开发月球将产生难以估量的经济效益，探月工程会带动一系列工程技术和科学技术突飞猛进。以美国的“阿波罗计划”为例，它催生了3000多项专利，带动了高新技术产业的发展；每投入1美元，就带来了5美元的效益。

“绕”、“落”、“回”三步走

我国的探月上程将分三步走。第一步“绕”：“嫦娥一号”绕月飞行。其主要任务是对月球进行多项遥测。第二步“落”：2012年前后，将发射一颗月球软着陆器，并携带一个“月球车”，进行首次月球软着陆和自动巡视勘测。第三步“同”：在2017年前后，发射一颗月球软着陆器，进行首次月球样品自动取样，并安全返回地球，在地球上对取样进行分析研究。

我们的探月起步晚，起点高。国际上无人月球探测经历了从月球近旁飞过探测、撞击月球探测、绕月探测、月球表面软着陆探测和采样自动返回等循序渐进的阶段，其技术难度逐渐递增。我国首次探月就采用了绕月探测方式，直接跨越了前两个阶段。

我们的探月速度快，质量好。从立项到发射，只用了3年多时间。除了冷战期间两个超级大国的“急功近利”外，各国探月工程一般都需要10年以上的时间才能实施。

我们的探月花费少，收益高。探月工程一期的总经费是14亿元人民币，这相当于在北京建两公里地铁的经费。而且这14亿元要分3～4年使用，每年最多4亿元。

我们的探月尚无载人登月的打算，但最终将建立自己的无人月球基地。