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嫦娥一号肩负四项使命飞天

CCTV.com  2007年10月24日 15:55  来源:新京报  
专题:“嫦娥一号”探月行动

  绕月一年后,燃料耗尽可能撞向月球,最后拍下更清晰的月球照片

  本报讯 神话传说中的“嫦娥奔月”终于成为现实。承载亿万中国人奔月梦想的“嫦娥”,将肩负什么责任飞天而去,将承担着什么样的任务?据国防科工委发布的消息,我国首个探月卫星“嫦娥一号”将带着四大科学任务奔赴月球。昨日,记者采访了中国空间科学学会空间探测专业委员会副主任、北京大学教授焦维新,对“嫦娥”肩负的使命一一进行了解读。

  “嫦娥”肩负四项使命

  根据设想,“嫦娥一号”一是获取月球三维立体影像,二是分析月面有用元素含量和物质类型的分布特点,即对月面有用元素进行探测,初步编制各元素的月面分布图;三是探测月壤特性;四是探测地月空间环境,将记录原始太阳风数据,研究太阳活动对地月空间环境的影响。上述前三项工作国外还未曾进行过,第四项为中国首次在地球静止轨道以外获取空间环境数据。

  一年后“嫦娥”可能撞月

  据有关人士透露,如果在一年内圆满实现所有预定科学目标,“嫦娥一号”可能以撞月谢幕。而撞月时,“嫦娥一号”将近距离拍摄月球的高分辨率照片供地面分析。对此,中国空间科学学会空间探测专业委员会副主任、北京大学教授焦维新在接受记者采访时介绍说,的确有的卫星探测器曾带着任务撞击过月球,而“嫦娥一号”是否撞击月球取决于几个条件,一是有无必要,二是探测器上的仪器一年之后是否还能工作,三是还有没有能源可用。

  而据发射基地专家介绍,按照预先设计,“嫦娥一号”的寿命就是一年。一年后,燃料就会耗尽。

  按照目前的规划,我国将在月球探测工程的第三个阶段将月球样品带回地面,预计在2020年以前。

  “嫦娥使命”1

  获取月球表面三维影像

  国外已有多个版本的平面月球地图,但立体的只有二幅,且做得不完整。“嫦娥一号”卫星将采取与其他国家不同的思路,搭载1台CCD(数字照相机等使用的电子器件,通过感光可实现电气存储功能)立体相机和1个激光高度计,两者结合绘制完整细致的立体月球地图。CCD立体相机同时对卫星飞行的前方、下方和后方进行拍照,形成三维影像。激光高度计由激光器、望远镜和接收电路三部分组成。

  在距离月球200公里圆形轨道上,“嫦娥一号”的探测视野能全面覆盖月球,与人类的立体视觉相似,通常情况下卫星是利用三个角度进行观测。观测的时候是利用卫星飞行时的推扫完成的,不需要进行多次变轨。利用月球的自转能够对整个月面进行覆盖观测。具体工作的原理是,卫星进入环月轨道后,激光高度计首先向月面发射激光束,并立刻用望远镜把反射回来的光束变成电信号;接收信号的电路盒将迅速进行计算,得出该探测点的月球海拔高度。激光高度计完成绕月旅行,月面每个探测点(包括南北极的黑暗深坑)的海拔高度就一清二楚了。这些数值与CCD立体相机拍摄的高精度图像相叠加,就是一幅完整而精确的月球立体地形图。

  ●专家解读

  月球地图的绘制将为后续着陆探测优选合适的区域提供科学依据,绕月探测工程地面应用系统总设计师李春来指出。

  焦维新也介绍说,激光高度计可以将地面凹凸不平的地形探测出来,和CCD立体相机结合起来,可以得到一个三维图像。这是研究一个天体最基本的参数。

  通过月球地图,进一步分析可以划分月球表面的基本构造和地貌单元;进行月球撞击坑形态、大小、分布、密度等的测量和分析,为类地行星表面年龄的划分和早期演化历史的研究提供基本数据;勾画月球地质构造演化史等等。

  “嫦娥使命”2

  探测矿产元素分布

  我国探月工程首席科学家欧阳自远介绍说,美国于1998年开始探测月球的资源,这也是世界探月的新方向,探测月球的矿产资源,所包含的元素、成分、分布,对研究月球的起源和演化都有很重要的意义。“关于元素,美国分析了5种元素的分布图,我们国家力争做到14种。如果能实现,也算是有所进步吧。”

  “嫦娥一号”卫星将用世界先进的伽马/X射线谱仪探测月球上14种元素的分布。

  这样,我们就知道月球上分布着哪些资源,将来建月球基地时可选择在资源富集的地区,通过开采月球资源,满足人类社会的需求。

  ●专家解读

  焦维新介绍说,“嫦娥一号”上面搭载了一台微波探测器,它有四个不同的观测频段,能够穿透月壤十几米到几十米的深度。利用其不同频段微波穿透月壤厚度不同的原理可以探测出月壤厚度。

  据了解,这也是世界上首次在探月卫星上装载微波遥感装置,有很大的技术难度。这台微波探测仪能探测物体的微波辐射强度,能在所有气象状态下全天候工作,且具有穿透能力,可探测深埋的物体,包括月球上氦-3的总量及分布。

  微波探测仪还能测出月球背面的亮度、温度图和月球两极地面的信息。

  “嫦娥使命”3

  寻找人类所需终极能源

  “嫦娥一号”此次上天的第三项任务是探测月壤厚度,欧阳自远将这个任务的终极目标概括为替人类寻找新的能源。

  人类需要一种终极的能源,石油、天然气、煤炭迟早都要耗光,氦-3是可控核聚变的第二代燃料,地球上的资源严重匮乏,而月球上的资源几乎是取之不尽、用之不竭。“所以我们现在要做的就是探测全月球月壤层的厚度并反演氦-3的资源量和分布”。欧阳自远介绍说。我国经过一两年的论证,认为这个目标具备实现条件。国际上对这个目标很关注,现在美国和欧洲也在考虑做。

  各国的探月卫星都是带着寻找新能源的目的发射的,中国空间技术研究院研究员、《国际太空》杂志副主编庞之浩曾介绍说,1998年美国勘探者探测器是人类第一个撞月球的探测器,目的是验证月球上有没有水冰。它是用中子探测器发现某个地方中子多,中子多有可能氢多,氢多有可能水多。然后就是通过撞击,把水冰汽化,但是很遗憾没有发现水蒸气。

  实际上日本对月球早已虎视眈眈,因为日本缺乏资源,听说月球上有氦-3,早就想开发月球。1991年就搞了“月球A”,但由于技术原因下马了。

  ●专家解读

  焦维新指出,太阳系地外资源非常丰富,月球上目前我们已经知道的矿物质至少有100多种。我们探测月壤厚度,其中有一个目的就是估算出氦- 3的含量。通过直接探测知道氦-3在月壤单位体积的含量,然后再通过月壤的厚度估算出氦-3的含量。

  我国探月工程的一项重要计划,就是对月球氦-3含量和分布进行一次由空间到实地的详细勘察,为人类未来利用月球核能奠定坚实的基础。

  “嫦娥使命”4

  探测地月空间环境

  这是我国第一次探测距离地球40万千米范围内的空间环境,这是一项基础性的工作。太阳风等空间环境因素对人类的生活和航天活动都有很大影响。“嫦娥一号”卫星通过高能粒子探测器和低能离子探测器探测地月空间环境。

  ●专家解读

  专家介绍,国内目前仅监测过7万km以内的空间环境,“嫦娥一号”将首次探测远至4万至40万km间的空间环境,这些关键科学数据,对今后深空探测器的环境防护设计具有重要的参考价值。

  -新闻链接

  “超级望远镜”接收“嫦娥”信号

  “嫦娥一号”卫星仿佛一只即将放飞月球的“风筝”,要精确地从地球轨道奔向月球轨道,就得抓住“风筝”后面那根无形的线,而这根线的一头就拴在上海、北京、乌鲁木齐及昆明四地天文站组成的“超级望远镜”上,这对卫星的监测、信号的接收,十分重要。

  “嫦娥一号”复杂精密的运行轨道,必须由多台射电望远镜通过VLBI(甚长基线干涉)技术联网测定。据悉,这将是我国VLBI首次应用于航天工程。

  天文学家告诉记者,VLBI的神奇之处在于,即使某台射电望远镜的口径只有25米,但它一旦与东西南北不同方位的同类望远镜联网,其口径就相当于各望远镜之间的地理跨度。

  目前,上海、北京、乌鲁木齐及昆明4座天文站点已实现VLBI联网,这样一来,“超级望远镜”口径达到3000公里左右。届时,四地对“嫦娥”的实时测量数据,将集中到上海天文台的VLBI数据处理和指挥调度中心,并与国家航天测控系统一起,为“嫦娥”测轨定轨。据了解,这张VLBI网的分辨率,相当于身处上海佘山山顶,就能目视月球上一个足球场大小的目标。(综合)

  本版采写本报记者 鲍颖

责编:赵旋璇

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