嫦娥之父揭秘探月細節(jié)
嫦娥三號就將攜帶“玉兔”奔向月球并完美“落月”，實現我國千百年來從月球看天文的夢想。而“嫦娥”和“玉兔”將如何在月面開展工作？它們會面臨什么困難？又將帶給我們什么亮點和驚喜？成為人們最為關心的問題。
被譽為“嫦娥之父”的中國月球探測工程首席科學家歐陽自遠，就此進行了一一詳解。此外，人們普遍認為在落月過程中會出現“黑障區(qū)”，歐陽自遠也對此做出了新的解釋。
探月戰(zhàn)略18年前已提出
早在1995年，嫦娥三號探測的戰(zhàn)略就已基本確定。歐陽自遠表示，在1999年至2000年間經過多次討論，終于確定了中國月球探測分為三個大階段，即不載人月球探測階段、載人登月階段、建立月球基地階段，創(chuàng)造可供人居住、生活、工作、實驗的條件，濃縮起來就是“探”“登”“駐”。
其中，第一階段無人月球探測，“探”又分為三步走：第一步就是要到月亮上去，通過發(fā)射月球衛(wèi)星，整體全面地，哪怕是粗略地了解月球。
中國人從來沒有真正脫離過地球，不管是發(fā)射了100多顆衛(wèi)星還是載人航天器都是被地球控制著，繞地球轉動。而嫦娥一號不同，它脫離了地球到達了另一個天體。
第二步稱為落月探測，主要是做一些精細探測，就是此次嫦娥三號肩負的任務。
無人月球探測的第三步是取樣返回，衛(wèi)星不光要飛到月球，還要自動回來。發(fā)射小型采樣返回艙，進行就位勘察，采集關鍵性月球樣品返回地球，進行系統深入研究。
“玉兔”拍攝范圍還沒海淀區(qū)大
所有國家的月球車都選擇在月球正面著落，這是因為可以保證觀測清晰和信號通暢。
例如此次嫦娥三號將在月球虹灣區(qū)著陸，虹灣區(qū)地處月球的北半球、西半球，是在月球正面的雨海的西北角。歐陽自遠解釋說，月球正面其實就是月球朝向地球的這一面，月球自轉一周及繞地球一周的周期約為28天，地球上的人永遠只能看到月亮的一半。
在“嫦娥”落月后，“玉兔”就從中駛出，開始逐一完成它的使命了。“玉兔”在登月后的主要任務就是探測月球土壤、地下結構等。“玉兔”的運動速度很慢，時速約200米。因此當月球車從著陸器上出來后，其實也走不了多遠，拍攝下的區(qū)域還沒有海淀區(qū)(全區(qū)面積430.8平方公里)大。
“玉兔”的探測工作主要是通過下面安裝的雷達，一邊走一邊探測月面及月面下，不但可以研究月球表面的化學成分、礦物質，還可以分析土壤地下結構是怎樣的、未來資源狀態(tài)等，這都是其他國家沒做過的。
此外，月球車上安裝有粒子激發(fā)X射線譜儀，目的是為了做化學成分分析，而紅外光譜儀則是測月壤礦物的，可以大概猜到這一區(qū)域月表的年齡歷史等。據歐陽自遠介紹，過去全世界做了120次月球探測，但要么是著陸器下去，要么是月球車下去。而像嫦娥三號這樣，月球車和巡視探測相結合的聯合探測是別人沒做過的。
歐陽自遠表示，由于月球土壤裸露多年，形成了約10米左右的土壤層，土壤資源是很豐富的。
但他遺憾地表示，這次嫦娥三號不能帶太多儀器上去，因此并沒有采樣功能，只能進行初步的測定分析。因此，進一步細致研究的任務就留給了肩負取樣任務的嫦娥五號了，到時候嫦娥五號將會選擇新的地區(qū)進行新的探索取樣，一定不會再是虹灣區(qū)了，取回后全國將分工、開放地對樣品進行研究實驗。
“玉兔”三大工作觀天看地測月
“玉兔”最大的亮點是將完成科學上的三件事，即觀天、看地、測月。過去，從來沒人單獨做過這些研究，更別說是聯合探究。歐陽自遠表示：“從月球看天文是全世界夢寐以求的，嫦娥一號及嫦娥二號是衛(wèi)星，是從天上拍，表明中國人有能力到達月球，而嫦娥三號則是落月，是在月面上拍，可以證明我們有能力安全著陸了，這在技術上是一大進步。”
為完成觀天任務，嫦娥三號也是帶著秘密武器登月。安裝在嫦娥三號著陸器上的月基天文觀測儀不需要進行大氣矯正、電離層矯正等，就可以獲取清晰、分辨率高的圖像。
此外，“玉兔”要做的第二件事就是“看地”。月球上一天是地球上的一個月，月亮上的一個白天就相當于地球上的14天多，因此，在月亮上一個白天相當于連續(xù)看地球十四五圈兒。通過“看地”，可以看到地球等離子體層密度變化，這可以反映出地球環(huán)境變化。此外，通過“看地”分析出全球土壤層厚度、晨昏線環(huán)境變化等是衛(wèi)星很難做到的。因為衛(wèi)星一般來講都是在地球外面一圈圈飛，并不能及時飛到需要觀測的地區(qū)去，提供需要的畫面。
“玉兔”將完成的第三個工作就是測月，這也是一大亮點，即在月球車上做次表層土壤層結構分析。雖然我們選擇哪里著陸都可以，但對虹灣區(qū)進行測月是沒做過的。著陸器上還有儀器測土壤、礦物質等。
歐陽自遠透露： “別看現在幾大有效載荷分工清晰，我們花了兩三年的時間才定下來這些儀器。因為設計很困難，沒有完全的把握。”
嫦娥三號將在月球軟著陸
據歐陽自遠解釋，嫦娥三號在工程上的最大難點無疑是軟著陸。雖然嫦娥一號也是著陸，但是撞得粉碎，是硬著陸。此次不但要求嫦娥三號軟著陸，還要在月面干活，這就是雙重任務。
由于月球是真空的，在嫦娥三號降落時的最大難點就是不能用降落傘。歐陽自遠解釋，一個東西掉下來是有重力加速度的，速度本身就很快，地球上1秒增加9.8米，而月球雖然引力小但也一樣，因此需要很多發(fā)動機安裝在著陸器上。反推裝置可以讓嫦娥三號一邊往上推一邊往下掉。
嫦娥三號到了距月球100米的時候將懸停，找好地方，著陸器下面的相機會告訴它需要挪向哪里、如何平移等等。這時，計算機再告訴著陸器可以下降了。等到了4米高時懸停，隨后開始自由落體掉下。著陸器的4條腿插在地上調整好后，月球車就走出來開始充電調整，并開始行走。
嫦娥三號的另一技術難點就是過夜。月球真空溫度低達零下180℃，而地球最多零下四五十度。電子學儀器需要保溫到零下40℃以上才不會損壞。
然而，加溫需要熱源，而相當于地球14天的月夜沒有太陽，漆黑一片。這時候就需要核電池，它可以在月球工作幾十年。未來我國去火星或更遠的地方，基本上都要使用核電池。
嫦娥三號不會遇到“黑障區(qū)”
歐陽自遠解釋，有人認為嫦娥三號在落月過程中會出現信號中斷的“黑障區(qū)”，其實這是概念上的錯誤。“黑障區(qū)”只有通過大氣層才會有，但月球是真空的，飛往月球過程中并不會出現黑障區(qū)。例如，“神十”在返回地球的時候，因為速度極快，燃燒的高溫才能使通訊信號中斷。
當然，嫦娥三號在落月過程中確實會出現一個階段信號消失的情況，但這和黑障區(qū)是兩個概念。在某一時段，由于距離遠，加之月球地形特殊，因此短時間看不見嫦娥三號是正常的。這段時間，嫦娥三號只能依靠自己的計算機信號來判定落月軌道。目前從國際上來看，其他國家也都差不多，這段無信號時間的長短主要是看落月的角度設計，但這對結果并無太大影響，關鍵是看測控能力。
落月點要求精密才不會掉進“月坑”
“目前我國對月球的認知還停留在美國阿波羅計劃成果的基礎上。”歐陽自遠坦言，“當時阿波羅采回了6個地區(qū)的樣品，我國的科研人員都是在這個基礎框架上繼續(xù)研究的。”
每個國家研究內容方向不同，因此也有些新的發(fā)現。此外，嫦娥一號拍攝的全月影像圖也對全世界月球的認知起到很大的影響，現在也有很多國家想要。全月影像圖無空隙全覆蓋拼接，色調一致，因為不同天數、時間段太陽照射情況不一樣，因此色調一致是很難得的。此外，我國的全月圖完全按照測繪要求編制，變形最小。
嫦娥二號作為嫦娥三號的先導星，為保障嫦娥三號“落”得安全，不至于掉到大的月坑里，已經用CCD立體相機對虹灣地區(qū)進行了局域超高分辨率立體成像。
嫦娥二號實際獲得的全月圖分辨率為7米，通俗地來講，嫦娥二號拍攝的7米全月圖比足球場還大，但這還是不行，虹灣局部地區(qū)分辨率約為1米，這樣我們才可以有把握把嫦娥三號落在虹灣區(qū)上。
聯系客服
