登月計劃:科學探索-中文百科頻道

概述

國防科工委僅僅啟動了“嫦娥工程”第一期“繞月探測工程”，“嫦娥一号”(CH-1)衛星選用東方紅三号(DFH-3)衛星平台，并使用運載能力為地球同步轉移軌道2600公斤的長征三号甲運載火箭，在西昌衛星發射中心升空。這顆月球衛星的在軌飛行一年。星上搭載7種有效載荷，分别是用于月球表面三維影像探測的CCD相機和激光高度計，用于月表化學元素與物質探測的成像光譜儀和γ/X射線儀，用于月壤厚度探測的微波探測儀，用于地月空間環境探測的太陽高能粒子探測器和太陽風粒子探測器。

預計2007年“嫦娥一号”升空以後，接下來“嫦娥工程”第二期就将很快進入實質性的階段。2009年至2015年将進入嫦娥二期工程，屆時将進行兩到三次的軟着陸巡視勘察，其中2012年向月面發射一個軟着陸器的計劃已經基本确定，按照這一計劃軟着陸器将攜帶載有攝像機和多種探測儀器的月球車，在月球表面巡視勘查，為建立月球基地收集基本數據資料。目前中國進行此項任務的技術、物資條件和經濟實力都已基本具備。據悉，二期計劃中采用的月球車，将采用全國招标的方式來選擇，目前國内已經有10多所科研院所和高校參與了角逐。

計劃行動

在此之後，中國将進行就是2017年“嫦娥工程三期”行動，即發射一顆月球軟着陸器，這個軟着陸器不僅要采集月壤和岩石的樣本，還要搭乘返回艙重返地球。在這個階段中，空間機器人将會充當主要角色，在衛星維修、太空科學試驗等活動中發揮重要作用。據悉，為了盡快實施機器人登月計劃，國家早已經成立了第一個空間機器人的專門研究機構，即國家高技術航天領域空間機器人工程研究中心，并且空間機器人現在已經進入研制程序。

“嫦娥工程三期”完成以後，載人登月計劃将會成為“嫦娥工程”的第四期工程。根據科學家的設計，中國所計劃采用的方式是先用運載火箭将飛船送上地球軌道，随後，飛船自行移動至月球軌道，釋放出登陸艙，降落在月球表面，宇航員登陸月球。活動完成後，宇航員返回登陸艙，飛離月球，與在月球軌道上等待的飛船重新對接，至此登月過程結束。

随着神舟四号飛船的上天，中國很快就将在載人航天領域跨出自己那炫目的一步。至此，航天領域的“三駕馬車”中，中國在衛星應用、載人航天兩個方面快馬加鞭，取得了讓世人歎服的成就。于是，中國航天人又将探尋的目光轉向了月球。他們希望，中國月球探測計劃的提出和實施，能成為中國邁向深空探測的第一步。

探月三步走，走出自己特色

2000年11月，中國發表《中國的航天》白皮書，在近期發展目标中明确提出“開展以月球探測為主的深空探測的預先研究”。由此，中國月球探測計劃開始“浮出水面”。

在制定計劃時，航天專家普遍達成共識：雖然我們起步較晚，但中國的月球探測活動不會重複别人已經做過的工作。中國的月球探測計劃起點要高，要有特色，要科學地選擇中國進行月球探測的目标，既要填補中國月球探測的空白，也要為人類建立月球基地增添新的科學依據。

探測計劃

根據中國月球探測計劃首席科學家、國家天文台歐陽自遠院士介紹，中國月球探測計劃将分三步走：

第一步，利用我國現有技術和條件，向月球發射月球探測衛星。月球探測衛星将繞環月軌道運行，對月球進行遙感探測，除了探明月球上蘊藏豐富的氦3、鐵、钛、水冰等能源和資源外，還将查明月球表面的環境、地貌、地質構造與物理場，争取對月球的形貌特征、資源性元素分布規律及開發利用前景有一個初步認識。

第二步，使用月球車在月球“軟着陸”，腳踏實地地在月球上進行探測。

第三步，機器人登上月球，在月球有代表性的區域進行采樣，完成任務後返回，為載人登月并且返回做準備。

事實上，中國為探測月球所做的準備已經開始了。據了解，目前包括多家高校在内的研究機構，正在展開研制月球車的“競賽”，一些研究機構因為月球車研制技術日益成了宣傳，期望在日後的月球探測計劃技術招标中，自己設計的月球車能夠受到青睐。

中國還專門成立了一個空間機器人的研究機構，目前該中心已設計出多種太空機器人，其中用于月球表面探測的機器人輕小靈巧，會自由移動、爬坡和躲避障礙，并能适應月球上大溫差和輻射等環境。

學術報告

在北京航空制造工程研究所組織的一次學術報告會上，中國運載火箭研究院火箭總指揮龍樂豪院士抑制不住自己的激動，向人們講述了正在醞釀中的中國月球探測第一步計劃的大緻構想。

龍院士介紹，采用多級大推力火箭，發射1至2噸的月球探測器進入環月軌道，環繞月球進行探測，是我國首次月球探測計劃的基本設想。

“使用長三甲火箭作運載工具，将東方紅三号衛星稍作改進，依靠現有技術，一旦立項，中國有望在3年内發射月球探測衛星。”龍院士的樂觀是大家始料未及的。

航天界人士認為，其實我國現在就已基本具備發射月球探測衛星的技術條件。

一個不可否認的事實是，雖然我國航天技術與國外先進水平相比還有很大差距，但目前運載火箭技術及動載能力卻大大超過美國和前蘇聯三四十年前進行第一輪探月時的能力。

醞釀中的中國探月計劃，運載火箭一共有三大類型九種方案可供選擇。其中，中國自行研制的長三甲系列的3種火箭，可分别将1600千克、2400千克和3300千克的探測器直接送入奔月軌道，由于它們運載能力大，并且已成功進行過10次發射，因此長三甲火箭是發射探月飛行器首選。

專家們還樂觀估計，即使是在将來，在月球探測器既要在月球表面着陸，又要從月球返回地球，所需的發射質量較大的情況下，中國規劃中的最大運載能力達到28噸的新一代運載火箭，也能完全滿足要求。

能力經驗

研制月球探測器不是新手

事實上，中國在研制月球探測器上并不是新手。從1962年起，中國就開始對“月球号”、“徘徊者”、“勘測者”、“月球軌道”和“阿波羅”等月球系列探測器進行跟蹤研究，還參與了阿波羅17号樣品的研究工作，中國已有多年研制空間環境探測器和空間遙感器的能力與經驗。

研制成果

月球探測器的各個分系統，如結構、熱控制、姿控、軌控、電源、測控、數據管理等，中國基本可利用現有的研制成果。

美國探月

美國是人類最早登上月球的國家，美國的登月計劃就是阿波羅計劃（Apollo Project），又稱阿波羅工程，是美國從1961年到1972年從事的一系列載人登月飛行任務。美國于20世紀60年代至70年代初組織實施的載人登月工程，或稱“阿波羅”計劃。它是世界航天史上具有劃時代意義的一項成就。工程開始于1961年5月，至1972年12月第6次登月成功結束，曆時約11年，耗資255億美元。在工程高峰時期，參加工程的有2萬家企業、200多所大學和80多個科研機構，總人數超過30萬人。

美國的探月曆程

美國最早于1958年8月18日發射月球探測器，但由于第一級火箭升空爆炸，半途夭折了。随後又相繼發射3個先鋒号探測器，均告失敗。直到1964年1月30日發射的徘徊者6号才在月面靜海地區着陸。但由于電視攝像機出現故障，沒有能夠拍回照片。同年7月28日徘徊者7号發射成功，在月面雲海着陸，拍攝到4308張月面特寫照片。随後1965年2月17日發射的徘徊者8号和3月24日發射的徘徊者9号，都在月球上着陸成功，并分别拍回7137張和5814張月面近景照片。1966年5月30日發射‘勘測者1号’新型探測器，經過64小時的飛行，在月面風暴洋軟着陸，向地面發回11150張月面照片。到1968年1月1日發射的7個勘測者探測器中，有2個失敗，5個成功。後來，美國又發射了5個月球軌道環行器，為阿波羅載人登月選擇着陸地點提供探測數據。經過這一系列的無人探測之後，月球的廬山真面目顯露出來了。

登月前的準備

1966—1968年美國進行了6次不載人飛行試驗，在近地軌道上鑒定飛船的指揮艙、服務艙和登月艙，考驗登月艙的動力裝置。1968—1969年，發射了“阿波羅”7、8、9号飛船，進行載人飛行試驗。主要作環繞地球、月球飛行和登月艙脫離環月軌道的降落模拟試驗、軌道機動飛行和模拟會合、模拟登月艙與指揮艙的分離和對接。按登月所需時間進行了持續11天的飛行，檢驗飛船的可靠性。1969年5月18日發射的“阿波羅”10号飛船進行了登月全過程的演練飛行，繞月飛行31圈，兩名宇航員乘登月艙下降到離月面15.2公裡的高度。

登上月球

1969年7月20-21日“阿波羅”11号飛船載着三名宇航員飛往月球，其中阿姆斯特朗與奧爾德林成功登上月球，首次實現人類踏上月球的理想。此後美國又相繼6次發射“阿波羅”号飛船，其中5次成功。總共有12名航天員登上月球。

“阿波羅”11号飛船登月飛行1969年7月16日由“土星”5 号火箭運載“阿波羅”11号飛船升空。第三級火箭熄火時将飛船送至環繞地球運行的低高度停泊軌道。第三級火箭第二次點火加速，将飛船送入地—月過渡軌道。飛船與第三級火箭分離，飛船沿過渡軌道飛行2.5天後開始接近月球，由服務艙的主發動機減速，使飛船進入環月軌道。宇航員N．A．阿姆斯特朗和E．E．奧爾德林進入登月艙，駕駛登月艙與母船分離，下降至月面實現軟着陸。另一名宇航員仍留在指揮艙内，繼續沿環月軌道飛行。登月宇航員在月面上展開太陽電池陣，安設月震儀和激光反射器，采集月球岩石和土壤樣品22千克，然後駕駛登月艙的上升級返回環月軌道，與母船會合對接，随即抛棄登月艙，起動服務艙主發動機使飛船加速，進入月—地過渡軌道。在接近地球時飛船進入載人走廊，抛掉服務艙，使指揮艙的圓拱形底朝前，在強大的氣動力作用下減速。進入低空時指揮艙彈出3個降落傘，進一步降低下降速度。“阿波羅”11号飛船指揮艙于7月24日在太平洋夏威夷西南海面降落。

“阿波羅”12-17号飛船從1969年11月至1972年12月，美國相繼發射了“阿波羅”12、13、14、15、16、17号飛船，其中除“阿波羅”13号因服務艙液氧箱爆炸中止登月任務（三名宇航員駕駛飛船安全返回地面）外，均登月成功。