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中国探月工程今年起实施 “嫦娥”整装待奔月
华夏经纬网   2004-01-06 00:34:38   
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    华夏经纬网16日讯:据新华网报道,国家航天局负责人孙来燕透露,中国探月工程将于今年正式启动实施,探月工程分“绕”、“落”、“回”三个阶段。作为深空探测的第一步,计划在2007年前发射第一颗探月卫星,实现绕月飞行的目标;争取分别在2010年前和2020年前实现“落”和“回”的目标。日前,本报记者就探月和探月车的研制情况,采访了哈尔滨工业大学机电工程学院院长邓宗全教授。

    岁末的一场大雪,把北国冰城哈尔滨裹得洁白一片。

    没想到,采访哈尔滨工业大学机电工程学院院长邓宗全教授,却是在纠正我的一个错误中开始的。我说,这次我来哈尔滨是专门为采访有关“中国登月车”研制情况的。

    是探月,不是登月

    邓宗全教授纠正说,探月和登月不能混为一谈。根据我们国家的科学技术进步水平、综合国力和国家整体发展战略以及参考世界各国“重返月球”战略目标和实施计划,我国的月球探测应以不载人为宗旨。“是探月,不是登月。”

    他告诉我,代号为“嫦娥工程”的中国月球探测计划正在紧张有序地进行着,中国首次探月活动有可能在今后未来三年左右的时间内实现。国家将在2004年1月中旬召集中国科学院、国防科工委和中国航空航天部门的专家,对中国探月工程的有关问题进行协调。

    其实,国家航天局早在2001年就开始组织科学家和相关科研单位,对中国探月工程开展了工程的前期论证和方案设计工作;最近两年又进行了技术方案的论证,并对工程的关键技术进行了攻关。现在一切都在按照预定的要求按部就班地进行着,且已进入了工程的研制阶段。我国目前正在进行的月球探测一期工程——“嫦娥一号”工程,将大部分采用现有的成熟技术,一般情况下不存在无法攻克的技术难题。中国将利用现有成熟技术并在此基础上作适应性修改,以满足绕月飞行条件。有消息说,绕月探测卫星将在“东方红三号”卫星上安装探月专用仪器;运载火箭将以“长征三号甲”火箭为基础进行改进;发射场有可能选择在西昌卫星发射中心;卫星测控任务则由卫星测控网和天文观测网联合承担。

    但由于这一工程的目标是发射一颗月球探测卫星并使其能绕月旋转,而研制这一卫星里面的所有设备,以及轨道、运载、测控、地面接收等一系列系统的建立,还需要花费大量时间。因此,要实现首次探月这一目标估计在3年左右时间才能实现。

    中国探月“三步走”

    我国月球探测近期规划共分为“绕”“落”和“回”三个阶段。“绕”就是研制和发射中国第一颗月球探测卫星,对月球进行全球性、整体性与综合性探测,以获取月球的三维立体图像等;“落”就是发射月球软着陆器,试验月球软着陆和月球车巡视勘察,就地对月球进行探测,并开展月基天文观测等;“回”就是不仅向月球发射软着陆器,而且发射小型采样返回舱,采集关键性月球样品返回地球。目前我国月球探测的所有工作都在围绕“绕”这一目标进行着。

    月球探测第一期工程,也就是我们所说的“嫦娥一号”绕月工程将实现什么样的科学目标?也就是我们的月球探测工程到底想干点什么。据了解,月球探测工程主要有四大任务。其一、获取月球表面三维立体影像,精细划分月球表面的基本构造和地貌单元,进行月球表面撞击坑形态、大小、分布、密度等的研究,为类地行星表面年龄的划分和早期演化历史研究提供基本数据,并为月面软着陆区选址和月球基地位置优选提供基础资料等;其二、分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点,主要是勘察月球表面有开发利用价值的钛、铁等14种元素的含量和分布,绘制各元素的全月球分布图,月球岩石、矿物和地质学专题图等,发现各元素在月表的富集区,评估月球矿产资源的开发利用前景等;其三、探测月壤厚度,即利用微波辐射技术,获取月球表面月壤的厚度数据,从而得到月球表面年龄及其分布,并在此基础上,估算核聚变发电燃料氦-3的含量、资源分布及资源量等;其四、探测地球至月亮的空间环境。月球与地球平均距离为38万公里,处于地球磁场空间的远磁尾区域,卫星在此区域可探测太阳宇宙线高能粒子和太阳风等离子体,研究太阳风和月球以及地球磁场磁尾与月球的相互作用等。

    那么,怎样才能与嫦娥近距离“接触”呢?据中国空间技术研究院月球探测卫星总指挥兼总设计师叶培建介绍,将月球探测卫星送入月球轨道采取多级推进的方式。按照方案,卫星在和运载火箭分离后,将先在围绕地球的轨道上运行3——4圈,逐步加速,最后到达地—月转移轨道的入口速度,卫星沿大椭圆轨道飞向月球。地——月转移轨道,为保证卫星正确进入月球附近预定的位置,需进行2——3次轨道中途修正。在月球附近,为实现卫星环绕月球运动,需对卫星进行减速。通过三次近月点制动,逐步降低轨道的近月点,最终进入距月面200公里的工作轨道,开始进行科学探测活动。“与嫦娥对话”大概整个需要8——9天的时间,卫星将携带CCD立体相机、成像光谱仪、激光高度计、γ/X射线谱仪、微波探测仪、太阳高能粒子探测器、低能离子探测器七类探测仪器完成科学探测目标任务。

  3辆月球探测样车制成

    从2000年5月开始,哈尔滨工业大学就着手开始进行月球探测车的研制及相关技术的研究,已经研制出了三种类型的月球探测车原理样机。邓宗全教授把两轮并列式月球探测车、行星越障轮式月球探测车和摇臂——转向架式月球探测车一一为我进行了现场的演示。其中两轮并列式月球探测车采用两轮支撑,独立驱动,并利用重心偏离产生的驱动力矩进行驱动,使整车的驱动性能得以增强。该车机械结构简单,运动速度快,易于控制,且具有机动灵活,可靠性高,避障能力强,调整方向迅速及翻转后自动复位能力强等特点。六轮摇臂——转向架式月球探测样车、两轮并列式月球探测样车和行星轮式月球探测样车,它们的尺寸大约为高50厘米,宽60厘米,长80厘米,材质为铝合金等普通金属。行星轮式月球探测样车开过来时,邓宗全教授往车轮下放了两块红砖,只见它就像是一位骄傲的将军,一越而过。他告诉记者,其中六轮摇臂——转向架式月球探测车是仿造美国登月时的“索杰娜”型月球车制成的,而两轮并列式月球探测车是由哈工大自行研制的。三款样车针对不同环境下对月球车平稳性、越障性、速度和抗颠覆性的要求而设计,尺寸、重量和外形也各取所需。

    由于月球环境复杂,所以必须先研究样车,通过样车在模拟环境试验中得到科学数据,再研制真正的登月车。目前,登月车有小型化的趋势,邓宗全教授告诉记者,多车、群控的月球车是发展方向,我们也正在朝这方面而努力。所谓多车群控,就是指将多个车运往月球,每个车具有各自的功能,每辆车能完成一项具体的任务。

    为了实现软着陆,把车平稳地运到月球上,需要整个系统的支持。因此,月球车作为一个关键的设备固然很重要,但其他设备也是非常庞大的。他认为,现在,我们设计的样车只是在地面性原理上的样车,与实际的月球环境还有很大差别。我们下一步的工作就是要对月球车的材料、物理性能进行研究。

    邓宗全教授表示,他们下一步的工作,就是要实现多车系统。即主车和辅车相互依托,三车互相配合,实现探测月球的一系列工作。月球车的主要用途是完成代替人进行科学考察、获取信息。通过月球车,可实现勘探地质构造、地形等,还可以安放地震仪记录月球的月震以及小行星对月球的撞击情况,最终了解月球的现状和演化。

 

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