12月2日1時30分,嫦娥三號探測器在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。嫦娥三號任務(wù)是探月工程二期的主任務(wù),將首次實(shí)現(xiàn)我國航天器地外天體軟著陸。這次任務(wù)不但對我國航天事業(yè)的發(fā)展具有重要意義,同時也為人類探月新高潮的掀起注入強(qiáng)勁力量。
第一次探月高潮
人類對月球的科學(xué)探測和研究始於20世紀(jì)50年代。1957年蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星時,人類便開始著手探測月球。月球探測是一項(xiàng)非常復(fù)雜并具高風(fēng)險的工程,據(jù)統(tǒng)計,1958年至中國嫦娥三號探測器發(fā)射前,世界上共進(jìn)行了129次月球探測活動,其中,美國開展了59次,蘇聯(lián)64次,日本和中國各2次,歐空局、印度各1次。以上成功或基本成功66次,失敗63次,成功率僅51%。
國際上共有兩輪月球探測高潮。第一輪是在1958年至1976年,冷戰(zhàn)期間,美國和蘇聯(lián)曾展開了一場以月球探測為中心的空間科學(xué)技術(shù)競賽。美國共發(fā)射先驅(qū)者等7個系列54個探測器,蘇聯(lián)共發(fā)射4個系列64個月球探測器,這些探測器或逼近或登陸月球,取得了豐碩成果。1969年7月,美國“阿波羅11號”飛船實(shí)現(xiàn)了人類登月夢,是迄今為止月球探測最輝煌的成果。
1989年,美國宣布要在21世紀(jì)第一個10年內(nèi)重返月球,人類就此拉開了重返月球的序幕。全球開始第二輪月球探測熱潮,更多的國家開展了月球探測,日本、歐洲、中國和印度也成為月球探測俱樂部成員。韓國等國也躍躍欲試,提出月球探測計劃。第二輪探月活動目前共有11次,其中有1次失敗,1次部分成功,其余全部成功,成功率大大提高,顯示出探月技術(shù)有了極大跨越。
尤其最近幾年,由於航天技術(shù)的發(fā)展,人類對月球的探測能力有了進(jìn)一步提高。2010年10月,我國嫦娥二號發(fā)射,為嫦娥三號驗(yàn)證了部分關(guān)鍵技術(shù)并詳細(xì)勘察了落月區(qū)域,獲得了世界首幅7米分辨率全月圖,成功環(huán)繞探測日地拉格朗日L2點(diǎn)、飛越探測圖塔蒂斯小行星,目前已飛離地球約6000萬公里。2011年9月10日,美國用德爾塔二號運(yùn)載火箭將圣杯(重力恢復(fù)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)試驗(yàn)室)探測器發(fā)射升空,實(shí)現(xiàn)雙星環(huán)月探測。2013年9月6日,美國發(fā)射月球大氣塵埃環(huán)境探測器,進(jìn)行環(huán)月探測。
意外發(fā)現(xiàn)再次讓月球成焦點(diǎn)
1994年,美國的克萊門汀號探測器發(fā)射升空,它的主要任務(wù)是驗(yàn)證一些新技術(shù)繪制月表三維地形圖,測量月表化學(xué)元素豐度和分布。當(dāng)克萊門汀號用它攜帶的雙基地雷達(dá)向南極發(fā)射電磁波并由地球站接收反射的回波時,地球接收的電磁波表現(xiàn)出水的特征,人類首次獲得了月球上可能存在水的證據(jù)。這給月球科學(xué)家們帶來了意外的驚喜。1998年,為了進(jìn)一步尋找水的蹤跡,美國月球勘探者號軌道器帶著找水的夢想趕赴月球。
月球上是否真的存在水?這一重大的命題催促人們加快探測月球、開發(fā)和利用月球的步伐,人類又一次將目光投向了這顆與地球相守了數(shù)十億年的寧靜星球。2009年6月,美國發(fā)射月球勘測軌道飛行器和月球坑觀測與遙感衛(wèi)星,后者當(dāng)年10月成功撞擊月球,發(fā)現(xiàn)了水。
2004年初,中國正式批準(zhǔn)繞月探測工程。幾乎在同一時間,美國和歐洲宣布了各自的太空探索計劃,提出在2020年左右,將航天員重新送上月球,并建立月球基地。在此期間,印度也正式宣布啟動月球初航探月計劃。月球探測呈現(xiàn)出一派熱鬧的景象。
探月成果豐碩,但對月球了解還非常局限
人類在20世紀(jì)六七十年代經(jīng)歷了第一次探月熱潮,取得了豐碩的成果。但在這次探月熱潮中,人們僅在月球正面約占全月面積5%區(qū)域的9個地點(diǎn)取樣返回,月球車在月球正面巡視勘察最遠(yuǎn)距離也僅37千米。因此人類對月球的認(rèn)識還比較局限和膚淺,探索的渴望使得人類希望繼續(xù)對月球進(jìn)行更深入的了解和研究。
與上世紀(jì)人類第一次月球探測高潮相比,今天的月球探測技術(shù)已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,人類在深空探測技術(shù)領(lǐng)域取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,這為人類重返月球,進(jìn)行“好”、“快”、“省”的探測奠定了基礎(chǔ)。
微小型化技術(shù)的發(fā)展。微小型化技術(shù)特別是超微型加工技術(shù)和集成技術(shù)的進(jìn)展,使探測器平臺及其攜帶的科學(xué)儀器實(shí)現(xiàn)了微型化、超輕量化、模塊化。
先進(jìn)推進(jìn)技術(shù)的出現(xiàn)。在推進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域,出現(xiàn)了電推進(jìn)技術(shù)、空間核推進(jìn)技術(shù)等多種先進(jìn)的推進(jìn)技術(shù)。新的推進(jìn)技術(shù)不但可以降低月球探測器的成本,而且有望成為未來月球探測器的重要動力裝置。
自主控制和智能技術(shù)的提高。高級自主控制和智能技術(shù)的發(fā)展,已使深空探測器的操作實(shí)現(xiàn)了高度自動化、自主化,探測器能夠自主完成導(dǎo)航控制、數(shù)據(jù)處理、故障判斷和維修工作,以及月面著陸、自動取樣與返回。
新型傳感器技術(shù)的問世。隨著微電子技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、傳感技術(shù)的發(fā)展,月球探測器的各種新型科學(xué)探測儀器不斷涌現(xiàn),探測精度和分辨率成倍提高,并可根據(jù)探測需要選擇各種專用探測儀器,例如高分辨率CCD相機(jī)、不同頻段的光譜儀或輻射計、合成孔徑雷達(dá),以及可鉆入月面的傳感器。月球探測技術(shù)的發(fā)展,不僅提高了探測精度,擴(kuò)大了探測范圍,還使探測器能夠“一星多用”,提高探測效率,降低發(fā)射費(fèi)用。
此外新型空間能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的發(fā)展,使空間電源向著高效、小型、輕便的太陽能電池方向發(fā)展。先進(jìn)復(fù)合材料的廣泛使用,大大減輕了探測器平臺的重量。深空探測技術(shù)的巨大進(jìn)步,使人類能夠?qū)h(yuǎn)在火星甚至木星、土星,乃至更遠(yuǎn)空間的深空探測器進(jìn)行精確跟蹤、遙測和遙控。