“自2013年12月14日月面软着陆以来,中国嫦娥三号月球探测器创造了全世界在月工作最长纪录,远远超出我们设想。原本着陆器和玉兔号月球车的设计寿命分别是1年和6个月。”
全国政协委员、嫦娥一号卫星系统总指挥兼总设计师叶培建院士1日表示,这为我们对月球探测器的长寿命、高可靠性设计带来帮助,也对国产元器件的评估带来好处。
“看起来,它还能继续工作下去,挺好的。”叶培建说。
1嫦娥三号超期服役15个月
嫦娥三号已超期服役约15个月。它的着陆器一切正常。记者从国防科工局获悉,2月18日嫦娥三号着陆器成功自主“醒来”,进入在月球的28个白天——月昼。嫦娥三号着陆器上的月基天文望远镜等有效载荷及工程参数测量设备工作正常。
“玉兔号月球车驱动机构发生了问题,不能走了。太阳能帆板也受到影响,原本有一侧的太阳能帆板月夜期间能合起来,把月球车盖上保温的,现在合不了了。即便如此,由于热控比较好,玉兔还是能够唤醒,并把遥测数据下传地球。”叶培建说。
今年初,国际天文学联合会正式批准了中国嫦娥三号着陆区4项月球地理实体命名,分别是“广寒宫”、“紫微”、“天市”和“太微”。
“广寒宫”在月球正面,中心坐标北纬44.12,西经19.51。命名理由是用以标记中国嫦娥三号月球探测器首次在月球上实现软着陆的位置。“广寒宫”方圆77米区域,包括玉兔号月球车巡视路线及其东侧重要地貌。
“紫微”、“天市”和“太微”是紧邻嫦娥三号着陆点周边区域三个较大的撞击坑,名字取自古天文图中的“三垣”,以此表达对中国古代天文工作者的敬意。
“根据国防科工局制定的相关数据管理规定,嫦娥三号任务科学探测数据已陆续向全球开放共享。这对我们认识月球、在月球上看外空很有帮助。”叶培建说。
据不完全统计,已有十余篇源自嫦娥三号数据的科学论文登上顶级科学期刊。比如,2015年12月23日出版的英国《自然-通讯》杂志公布了一则行星科学论文。中国与美国科学家报告,从2013年玉兔号月球车穿过雨海的紫微撞击坑附近的采样中发现了月球表面的一种新型岩石。
“‘广寒宫’里,嫦娥三号的故事,在继续。人类讲述月球故事,也在继续。”叶培建说。
2嫦娥二号成人造太阳系小行星
还记得2010年10月1日发射的嫦娥二号卫星么?它还在超期服役,还在飞。叶培建院士1日告诉记者,嫦娥二号已经成为太阳系的小行星,围绕太阳做椭圆轨道运行。
“嫦娥二号表现优异,大约会在2020年前后回到地球附近。”叶培建说。
我国探月工程总体分“绕”“落”“回”三步走。嫦娥二号原本是嫦娥一号的备份星。嫦娥一号成功完成绕月任务后,经论证,嫦娥二号成为嫦娥三号“落月”任务的先导星。
五年多来,嫦娥二号有哪些壮举呢?
2010年10月1日,嫦娥二号成功发射,获得世界首幅分辨率为7米的全月图;为嫦娥三号验证了部分关键技术;在拓展试验中首次从月球轨道出发飞赴日地拉格朗日L2点进行科学探测;在距地球700万公里处实现了对图塔蒂斯小行星的飞越交会探测。有关测控数据表明,截至2014年年中,嫦娥二号已突破1亿公里深空。
3嫦娥四号2018年“驾临”月球背面
叶培建院士1日表示,中国计划2018年前后发射嫦娥四号月球探测器,在月球背面软着陆。为“照亮”嫦娥四号“驾临”月球背面之路,一颗承载地月中转通信任务的中继卫星将在嫦娥四号发射前半年“布”到地月拉格朗日L2点。
“人类探测器在月球背面软着陆是第一次。探月活动中,利用中继星实现地球与月球背面的通信,是中国人的创举。相当于距离月亮8万公里的地方‘布’了一个通讯站,可与地球保持全天候的通信。”叶培建说。
嫦娥四号原本是探月二期“落月任务”的备份星。嫦娥三号圆满完成月面软着陆后,经过一段时间的论证,嫦娥四号被赋予更新的任务和挑战——月球背面软着陆。截至目前,人类得到的月球背面的信息都是拍照得来的,都不是就地考察得来的。
“月球背面和正面软着陆在‘落’月的本质上没有区别,嫦娥四号任务最大的难点在于人类在地球上无法与月球背面直接通信。地月关系有潮汐锁向,人类在地球上只能看到月球的正面,看不到月球背面和部分南北极。如果不解决通信问题,就不知道嫦娥四号有没有落到月球背面、落得好不好,是否正常开展月面工作。”叶培建说。
如何解决地球和月球背面的通信问题?
科学家们想到了中继。然而,实现中继的方法不止一个。比如,可以发射很多通信卫星绕着月球转,保证始终至少有一颗卫星绕到落在月球背面的嫦娥四号着陆器的通信范围,可以把信号传到地面。
“还有一个同样有效但成本降低的方案——朝地月拉格朗日L2点发射一枚中继卫星。在脑海里画张几何图形:月球在中间,地球和中继卫星分别在月球两边。跟地球相比,月球比较小,所以位于中间的月球几乎遮挡不住地球和中继卫星之间的信号传播。只要月球附近的信号传到位于地月拉格朗日L2点的中继卫星,这颗中继卫星就实时对地通信。”叶培建说。
延伸阅读
探路者“小飞”月球“打前站”
还记得“小飞”么?就是那个嫦娥五号月球探测器的试验器、探路者。2014年,“中国探月三期工程再入返回试验”圆满成功,从而验证了2017年嫦娥五号从月球采样后的“回家之路”——从地球轨道以第二宇宙速度,在大气层上“打个水漂”实现降速,返回地球。
“小飞”由返回器和服务舱组成,设计上类似嫦娥五号的返回器和轨道器。“‘小飞’的服务舱和返回器在距离地球约5000公里的地方分离以后,返回器返回地球。服务舱绕地球抬升返回月球,为嫦娥五号任务顺利实施及未来其他一些深空探测项目‘打前站’。”叶培建说。
“小飞”的服务舱按预定设计方案完成了所有的拓展试验任务:
一是借助月球引力来到地月L2点,及绕地月L2点李萨茹轨道飞行试验。2018年嫦娥四号将在月球背面软着陆,为保证地球和月球背面通信,将在地月L2点布一颗中继卫星。
二是倾角43度绕月飞行,验证倾角43度轨道的绕月运动和近月制动。嫦娥一号二号都是绕着月球南北极飞行的,倾角是90度。嫦娥五号的轨道器未来也会以这个倾角飞行。
三是验证了嫦娥五号任务月球轨道交会对接方案的部分内容,获取了测定轨道精度和飞行控制精度数据,验证了交会对接远程引导设计、控制策略和天地协同控制程序的正确性。
四是采用小型面阵CMOS试验相机获取了分辨率达0.97米的图像,覆盖嫦娥五号采样区,可为嫦娥五号采样返回提供支持。
第五项很牛。进行了漏导航卫星信号远距离接受与处理验证试验。什么叫漏导航?人类发射了很多导航卫星,过去只是地面利用导航信号。GPS、北斗导航卫星的信号从天上到地面,这很好理解。
那么比导航卫星本身位置更高更远的位置、比如月球轨道,可以利用导航信号?可以的。中国科学家的办法是收集漏在空间中的导航信号,简称漏导航信号。
“因为这些信号比起下行到地球的信号微弱得多,所以要求漏导航信号的接收器很灵敏。‘小飞’的服务舱实现了地月转移轨道的漏导航卫星信号远距离接收与处理,定位精度优于100米、速度精度优于每秒0.05米,可为未来高轨卫星和深空再入返回任务导航提供新途径。”叶培建说。
此外,科学家们有意在“小飞”服务舱上搭载了不少国产元器件设备,检测它们的长寿命和可靠性。叶培建表示,“小飞”的服务舱还在继续飞,还能发挥很多作用,比如,获得更多的月面遥感图像;验证它的自主管理系统及长期可靠性等。
(综合新华社报道)
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