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嫦娥五號(hào)將開展多個(gè)大型試驗(yàn) 預(yù)計(jì)年底前發(fā)射
據(jù)中國航天科技集團(tuán)公司五院消息,嫦娥五號(hào)探測(cè)器系統(tǒng)即將開展正樣熱試驗(yàn)、采樣封裝專項(xiàng)試驗(yàn)等多個(gè)大型試驗(yàn),預(yù)計(jì)將于年底前完成發(fā)射任務(wù)。
航天事業(yè)不僅是近地軌道航天器的研究和應(yīng)用,遙遠(yuǎn)的深空更有航天人的詩和遠(yuǎn)方。
前不久,美國特朗普政府透露了重返月球的雄心。我國也公布了一系列深空探測(cè)計(jì)劃。從月球、火星到小行星、木星,在不久的將來,中國航天的腳步將不斷邁向深邃的太空。
月球: 邁向深空第一站
月球是人類邁向深空的第一站。
今年12月前后,我國將發(fā)射嫦娥五號(hào)探測(cè)器,在月面著陸并采集2千克月球樣品返回地球。這是我國探月工程“繞、落、回”三步走的最后一步。
國家航天局副局長(zhǎng)吳艷華此前宣布了我國第四步探月規(guī)劃:計(jì)劃于2018年發(fā)射嫦娥四號(hào)探測(cè)器,實(shí)施世界首次到月球背面的巡視探測(cè);2020年左右發(fā)射嫦娥六號(hào)探測(cè)器,實(shí)施月球背面采樣返回任務(wù)。
航天專家、《國際太空》雜志社執(zhí)行總編龐之浩表示,人類至今已發(fā)射上百個(gè)月球探測(cè)器,并登上了月球,但對(duì)月球的了解并不全面。目前還沒有國家在月球背面進(jìn)行著陸巡視探測(cè),首要難點(diǎn)是通信測(cè)控。
航天專家、中國航天科工二院二部研究員楊宇光說,由于被地球潮汐鎖定,月球只能永遠(yuǎn)以同一面朝向地球。人類在地球上不僅看不到月球背面,通信信號(hào)也無法達(dá)到。
為此,我國將向地月拉格朗日2點(diǎn)發(fā)射一顆中繼衛(wèi)星,滿足通信數(shù)據(jù)傳輸所需。但楊宇光表示,相比地面口徑達(dá)數(shù)十米的天線,無論是中繼衛(wèi)星還是月球探測(cè)器,天線的口徑都不可能太大,因而只能用窄波束天線實(shí)現(xiàn)較大容量的數(shù)據(jù)傳輸。這對(duì)天線的指向精度要求極高。
龐之浩說,月球背面地形比正面更復(fù)雜,隕石坑更多。要找到既有研究?jī)r(jià)值又適合著陸的地點(diǎn),進(jìn)行區(qū)域性詳查和精查十分重要。但他表示,深入了解月球背面對(duì)研究月球的起源和演變、調(diào)查月球地質(zhì)和資源情況等有重要作用,同時(shí)那里不受來自地球的無線電波干擾,是建造科研基地的理想圣地。
我國還設(shè)想在未來十年內(nèi),利用機(jī)器人開展月球南北極探測(cè)。
楊宇光介紹,在月面大部分區(qū)域,晝夜各長(zhǎng)達(dá)半個(gè)月時(shí)間,溫差達(dá)300攝氏度,對(duì)探測(cè)器的能源、散熱、保溫等都是嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。但在月球兩極有兩種特殊區(qū)域:一是永久光照區(qū),可以獲得持續(xù)穩(wěn)定的太陽能;二是永久陰影區(qū),可能存在大量水冰。
龐之浩認(rèn)為,如果我國在全球率先用機(jī)器人對(duì)月球兩極進(jìn)行區(qū)域性詳查,并能確定是否有水和其他資源,不僅能作為月球基地選址的重要參考,也有助于把月球作為跳板進(jìn)行載人火星探測(cè)。因?yàn)樗苡糜诤教靻T的生活,還能分解成氫和氧作為飛船燃料。他表示,開展月球背面和兩極的探測(cè)有望獲得一批重大原創(chuàng)性科研成果。
火星:未來人類的“第二家園”
除了月球,火星也是全球深空探測(cè)的重點(diǎn)目標(biāo)。中國月球探測(cè)工程首席科學(xué)家歐陽自遠(yuǎn)曾多次表示,幾百年后,火星或許會(huì)被改造為人類的“第二家園”。
2016年初,我國政府正式批復(fù)火星探測(cè)任務(wù),計(jì)劃于2020年擇機(jī)發(fā)射火星探測(cè)衛(wèi)星,一步實(shí)現(xiàn)“繞、落、巡”工程目標(biāo)。
龐之浩說,目前國外對(duì)火星的探測(cè)都是分別進(jìn)行環(huán)繞、著陸、巡視,歐洲兩度試圖一次發(fā)射完成火星環(huán)繞探測(cè)和著陸探測(cè),都在著陸過程中失敗。如果我國能一次實(shí)現(xiàn)“繞、落、巡”,在世界火星探測(cè)史上將是首次。
相比月球,探測(cè)火星有許多新的難點(diǎn),首要問題是距離。龐之浩表示,火星距離地球最近為5500萬公里,最遠(yuǎn)4億公里,探測(cè)器與地球的信息傳輸延時(shí)長(zhǎng)達(dá)幾十分鐘,這要求火星探測(cè)器具有很高的自主能力;從火星發(fā)回地球的信號(hào)衰減也很厲害,相比從月球發(fā)回的信號(hào)要差100萬倍,這對(duì)火星探測(cè)器的測(cè)控要求很高。
進(jìn)入火星軌道并在火星表面著陸也是一大難點(diǎn)?!霸撨^程被稱為恐怖7分鐘,國外很多火星探測(cè)器都倒在這一關(guān)?!饼嬛普f。
楊宇光介紹,航天器在天體著陸有不同方式。比如地球大氣稠密,飛船可以利用降落傘減速,但要做好熱防護(hù),抵御大氣摩擦產(chǎn)生的高溫。月球幾乎沒有大氣,不涉及熱防護(hù),但需全程借助火箭反推減速降落。火星大氣密度只有地球的1%,只靠降落傘不足以安全降落,要將火箭和降落傘結(jié)合;但探測(cè)器以第二宇宙速度進(jìn)入火星大氣時(shí),氣動(dòng)加熱也很厲害,仍需采取熱防護(hù)措施。加上通訊延時(shí)、信號(hào)衰弱,在火星降落十分困難。
此外龐之浩表示,火星距離太陽遠(yuǎn),光照強(qiáng)度小,加上火星大氣對(duì)陽光的削減,火星車能源供給也比月球車更困難。他介紹,綜合考慮地形復(fù)雜度、高程、光照條件、溫度等因素,我國火星探測(cè)器著陸區(qū)初步選定在火星北緯5度至39度一帶。
如果首次任務(wù)成功,我國將進(jìn)一步實(shí)施火星表面采樣返回任務(wù),最終實(shí)現(xiàn)對(duì)火星從全球普查到局部詳查、著陸就位分析、再到樣品實(shí)驗(yàn)室分析的科學(xué)遞進(jìn)。龐之浩介紹,我國火星探測(cè)計(jì)劃總體科學(xué)目標(biāo)包括研究確定火星著陸和生命存在的條件與地區(qū),火星土壤特性及其水冰、氣體 與物質(zhì)組成,火星大氣及氣候特征,火星地質(zhì)特征、演化與比較行星學(xué)等。
楊宇光說,目前人類還沒有實(shí)施過火星采樣返回任務(wù),其任務(wù)非常復(fù)雜。首先需要通過多次發(fā)射或借助重型火箭,才能把任務(wù)所需的軌道器、返回器、著陸器等載荷發(fā)送到火星。另外,探測(cè)器完成采樣后要從火星表面起飛,對(duì)火箭要求很高。目前人類還沒有飛行器從火星上起飛過。
木星系統(tǒng):太陽系中的“小太陽系”
中科院紫金山天文臺(tái)研究員季江徽近日透露,我國專家計(jì)劃發(fā)射一顆小行星探測(cè)器,對(duì)三顆近地小行星進(jìn)行飛越、伴飛,并落在小行星表面,進(jìn)行原位采樣分析。
龐之浩介紹,我國科學(xué)家已制定了“小行星探測(cè)”計(jì)劃,即以伴飛、附著、取樣返回等探測(cè)方式,對(duì)近地目標(biāo)小行星進(jìn)行整體性探測(cè)和局部區(qū)域的就位分析。其科學(xué)目標(biāo)為:精確測(cè)定近地小行星軌道參數(shù)、自轉(zhuǎn)參數(shù)和形狀大小等物理參數(shù),為規(guī)避小行星撞擊地球提供科學(xué)依據(jù);測(cè)量目標(biāo)小行星的形狀、大小、表面形態(tài)、自轉(zhuǎn)狀態(tài)等基本性質(zhì),繪制小行星的地形地貌圖,建立其形狀結(jié)構(gòu)模型;獲取小行星的礦物含量、元素種類、次表層物質(zhì)成分、空間風(fēng)化層、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等,為太陽系起源與演化提供線索;探測(cè)小行星次表層以下的有機(jī)物、水等信息,深化生命起源的認(rèn)識(shí);獲取小行星臨近空間環(huán)境參數(shù),研究太陽風(fēng)對(duì)小行星表面的空間風(fēng)化作用。
此外,我國還在醞釀對(duì)木星及木衛(wèi)系統(tǒng)的探測(cè)。
楊宇光介紹,太陽系里除了太陽,其他天體的質(zhì)量加起來也沒有木星大,它對(duì)穩(wěn)定太陽系的運(yùn)行非常重要。木星擁有數(shù)十顆衛(wèi)星,整個(gè)系統(tǒng)被天文學(xué)家稱為“小太陽系”,其幾大衛(wèi)星都非?;钴S,甚至有人認(rèn)為木星衛(wèi)星上可能存在生命。因此對(duì)木星及其衛(wèi)星進(jìn)行探測(cè),對(duì)研究太陽系的演化很有意義。
龐之浩表示,木星距離地球比火星還遠(yuǎn)得多,所以其發(fā)射、軌道、通信、電源等許多技術(shù)非常復(fù)雜,成本也高。至今只有美國發(fā)射過2個(gè)專用木星探測(cè)器。他介紹,我國科學(xué)家從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮,提出了“木星系統(tǒng)探測(cè)”計(jì)劃建議,主要將研究木星磁層結(jié)構(gòu)、“木衛(wèi)二”大氣模型、“木衛(wèi)二”表面冰層形貌及厚度、金星—地球—木星間的太陽風(fēng)結(jié)構(gòu),以及地球生命的地外生存狀態(tài)及其演變特性等。
此外楊宇光表示,木星的引力巨大,從工程角度來說,能成為人類探索外太陽系的重要跳板。他說,先驅(qū)者10號(hào)、11號(hào),旅行者1號(hào)、2號(hào),卡西尼號(hào),新視野號(hào)等,都是借助木星引力加速后飛向深空。有科學(xué)家預(yù)測(cè),未來人類要開發(fā)外太陽系,可能要首先在木星的衛(wèi)星上建立前哨基地。
編輯:周佳佳
關(guān)鍵詞:嫦娥五號(hào) 大型試驗(yàn) 年底前發(fā)射
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