在历史的车轮刚刚驶入千禧年之际,我国已经成功地发射了人造地球卫星和载人航天器,但深空探测领域活动还是空白。
我国专家学者早在20世纪六七十年代就开始跟踪国外动向,把探月作为深空探测的起点进行论证。1994年,有人提出发射一颗简易探月卫星的方案,但囿于国家经济实力和航天基础实力,计划并未启动。然而,科学家们探测月球的希望之火并没有熄灭。
1.系统论证,探月“三步走”规划确立
20世纪90年代初,栾恩杰、孙家栋、欧阳自远[5]组成了探月“铁三角”。1995年,欧阳自远等专家编制了一份较为完整的探月可行性报告,提出了研制第一颗月球探测卫星的方案设想。
从1999年开始,国防科工委[6]组织有关部门系统地论证了月球探测的科学目标。2000年,中国科学院研究组完成《中国月球资源探测卫星科学目标》研究报告,提出了现今被广泛接受并作为立项目标的“绕、落、回”三步走的设想。同年11月22日,国务院新闻办公室发表《中国的航天》政府白皮书,“开展以月球探测为主的深空探测的预先研究”被列入了发展的目标。2004年1月,国务院批准绕月探测工程立项,命名为“嫦娥工程”,确定了“绕、落、回”三步走战略规划。
绕:2004—2007年(一期)研制和发射我国首颗月球探测卫星,实施绕月探测,对月球进行全球性普查。
落:2013年前后(二期)进行首次月球软着陆和自动巡视勘测,对月球进行区域性详查。
回:2020年前(三期)进行首次月球样品自动取样返回探测,对月球进行区域性精查。
* 中国探月工程“三步走”。图片来源:中国探月与深空探测网
2.中国航天事业迎来第三个里程碑
2007年10月24日,“嫦娥一号”发射成功,在轨有效探测16个月,首次实现我国自主研制的卫星进入月球轨道并获得全月图。实现我国探月工程第一步战略目标。
“嫦娥一号”任务是我国首次深空探测任务,携带了8种科学载荷,完成了在轨1年设计寿命期内的既定任务,其后又开展了多项拓展任务,2009年3月1日受控撞月。
“嫦娥一号”是我国第一颗对地外天体进行环绕探测的探测器。“嫦娥一号”任务的实施,使我国掌握了绕月探测技术,初步构建了月球探测的航天工程系统,获取了世界首个全月球表面的遥感图像,探测了地月空间环境,获取了大量的科学探测数据,并取得了多项技术突破。
“嫦娥一号”任务的成功标志着我国在月球探测领域取得了历史性突破,成功迈出了深空探测的第一步,被看作是继“东方红一号”人造地球卫星、“神舟五号”载人飞船之后中国航天的第三个重要里程碑,也是我国航天器研制中自主创新的一个典范。
3.备份星实现对六大关键技术验证
2010年10月1日,“嫦娥二号”作为二期工程先导任务发射成功。“嫦娥二号”是“嫦娥一号”的备份星,它的飞行,意义重大。新的历史使命决定了“嫦娥二号”任务要解决多项技术难题。探月工程总设计师吴伟仁说,作为探月二期工程的“开路先锋”,“嫦娥二号”要验证直接入轨技术、月球捕获技术、X频段测控技术、轨道机动技术、数据传输技术和高分辨率成像技术等六大关键技术,它主要完成两大任务,一是对新技术进行试验验证,对未来的预选着陆区进行高分辨率成像,详勘了落月区域,获得了世界上首幅7米分辨率全月图;二是获得更加丰富和准确的探测数据,深化对月球的科学认知。另外,还代表中国首次造访日地拉格朗日L2点,并为8年后另外一颗“嫦娥”备份星实现“世界第一”打下了基础[7];首次实现了我国对小行星的飞跃探测,与图塔蒂斯小行星近距离交会。
4.探月二期达成落月目标
2013年12月2日,“嫦娥三号”踏上奔月之旅。12月14日成功软着陆在月球表面,随后,着陆器与“玉兔号”月球车完成互拍并将图像传回地面,实现我国探月工程第二步战略目标。(www.xing528.com)
“嫦娥三号”任务实现了我国首次地外天体软着陆和巡视勘察,使我国掌握了月球着陆和巡视探测技术,进一步完善了我国月球探测工程体系,实现了月球就位和巡视探测,获取了大量的科学数据,并取得了多项技术突破,为后续深空探测任务的研制和实施奠定了良好的基础。它使我国成为世界第三个掌握落月探测技术的国家。它携带了中国第一辆无人月球探测车——“玉兔号”,使中国成为世界第二个掌握无人月球探测车技术的国家。“嫦娥三号”已成为全世界迄今在月面工作时间最长的人造航天器。
5.为取回月球“土特产”奠定基础
2014年10月24日,探月工程三期再入返回飞行试验器从地球出发,成功绕月后,11月1日,返回器以半弹道跳跃方式再入地球大气层,安全精确着陆,完成月球引力借力变轨等多项拓展试验。这次任务的圆满完成,证明我国掌握了第二宇宙速度半弹道跳跃式再入返回技术,有能力开展月地往返多目标探测,开拓深空探测新领域,为“嫦娥五号”任务奠定了坚实技术基础。
6.“三步走”圆满收官
2020年11月24日,我国在文昌航天发射场,用“长征五号遥五”运载火箭成功发射探月工程的“嫦娥五号”探测器,开启我国首次地外天体采样返回之旅。
2020年12月17日凌晨,在人们的翘首期盼中,“嫦娥五号”经历23天的太空之旅,怀揣取自月球的1731克月球样品,稳稳降落在内蒙古四子王旗预定着陆区域。这是人类时隔40多年后再次完成从月球采样返回的壮举,创造了5项“中国首次”:一是在地外天体的采样与封装,二是地外天体上的点火起飞、精准入轨,三是月球轨道无人交会对接和样品转移,四是携带月球样品以近第二宇宙速度再入返回,五是建立我国月球样品的存储、分析和研究系统。
* 月球样品001号在国家博物馆展示。图片来源:中国探月与深空探测网
习近平总书记在会见探月工程“嫦娥五号”任务参研参试人员代表时强调,“嫦娥五号”任务的圆满成功,标志着探月工程“绕、落、回”三步走规划圆满收官,是发挥新型举国体制优势攻坚克难取得的又一重大成就,是航天强国建设征程中的重要里程碑,对我国航天事业发展具有十分重要的意义。
7.六战六捷带来深远影响
迄今为止,我国已执行6次月球探测任务,实现了六战六捷。总体看,我国的探月工程起步晚但起点高,经费投入少但科技产出多,发射次数少但成功率高。17年里,中国探月整体水平和能力快速发展,在世界探月领域正从“跟跑、并跑”走向部分“领跑”。
探月工程任务的完成,使我国空间技术能力实现重大跨越,为后续火星、小行星等深空探测任务奠定了基础,更为重要的是,工程完全是自力更生、独立自主完成的,所有技术和方案都是“中华牌”。
探月工程任务的完成,获得了大量月球地质、环境、形貌等原始科学数据,带动了我国空间物理、空间天文、行星科学等基础学科的发展,使我国月球科学研究迈入了世界前列。
探月工程任务的完成,开创了以我为主的航天国际合作新局面。通过“嫦娥四号”,搭建了开放共享的国际科技合作平台,建立了以我为主、多国参与、资源共享的高水平国际合作的新机制和新模式,甚至美国破天荒地主动提出了与我国开展探月合作的意愿。
探月工程任务的完成,形成了具有时代特色的探月精神 “追逐梦想、勇于探索、协同攻坚、合作共赢”,成为激励我国科技工作者探索浩瀚宇宙、发展航天事业、建设航天强国的力量源泉。
探月工程任务的完成,造就了一大批优秀的科技研究和管理人才,涌现出一批杰出科学家和大国工匠,为后续工程和其他航天工程提供了有力的人才保障和智力支持。
中国探月循序渐进——前一代“嫦娥”为后一代“嫦娥” 蓄力,前一代“探月人”为后一代“探月人”架桥。月宫的门,还会被中国人无数次叩响。
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