“地球是人類的搖籃，但人類不可能永遠(yuǎn)被束縛在搖籃里”?！砹_斯火箭專家齊奧爾科夫斯基
2018年12月8日凌晨2時23分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射嫦娥四號探測器，開啟了月球探測的新旅程。
自古至今，月亮是人類能夠觀察到的最清晰的天文現(xiàn)象?！霸佋隆币渤蔀楣糯娫~中的一大主題，而關(guān)于月亮的神話傳說也數(shù)不勝數(shù)，比如廣為人知的嫦娥奔月，傳說中的玉兔和廣寒宮。
月亮的神秘感吸引著人類不斷去探索，而隨著科技的進(jìn)步，人類更是有了近距離接觸月亮的可能。國人探月的悠久情結(jié)更是寄托在了“探月工程”，大家都接地氣地稱之為“嫦娥工程”。
眾所周知，中國的“探月工程”分為“繞”、“落”、“回”三部曲，陸續(xù)由由嫦娥一號、二號、三號、四號和五號完成。其中，尚未發(fā)射的嫦娥五號將實現(xiàn)“回”的目標(biāo)。嫦娥四號則是正在開展的探月工程的重要的階段，其承載了眾多“首次”，而且任務(wù)艱巨。
但“探月工程”已經(jīng)成為中國深空探測的第一站，是實現(xiàn)中國人千百年來從仰望星空、思索星空發(fā)展到走入星空、探測星空的基礎(chǔ)。也是人類“再造一個地球”的必經(jīng)之路。
神秘的月球背面
“我對嫦娥四號非常有信心！”中國空間技術(shù)研究院技術(shù)顧問、中科院院士葉培建在接受《中國科學(xué)報》近期的采訪時表示。
嫦娥四號2018年12月如期在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，這是在嫦娥三號完成落月任務(wù)之后，葉培建再次爭取到的發(fā)射任務(wù)，這次嫦娥四號要落在月球背面。“這是個創(chuàng)舉”。
因為，嫦娥四號首次嘗試在月球背面軟著陸，首次在拉格朗日L2點進(jìn)行月球中繼通信、首次在月球背面進(jìn)行巡視勘測、首次在月球背面利用其特殊環(huán)境開展甚低頻科學(xué)探測等。
月球背面地形復(fù)雜，而且月球擋住了電磁波，使得地球上難以遙控和指揮背面的探測器，相對于正面，在月球背面軟著陸的難度要大得多。既然如此，為何非要在背面著陸？
中國月球探測工程首席科學(xué)家歐陽自遠(yuǎn)在公開演講中表示，因為宇宙有很多的信息，特別長波輻射，到不了地球，這意味著很多宇宙的重要信息人類一點兒都不知道。“這是地球的電離層的干擾，不但干擾了我們整個的地球，把月球的正面也干擾了，所以科學(xué)家希望能夠在背面接受這部分信號，這是唯一的一個地方，所以我們一定要到月球背面去。”歐陽自遠(yuǎn)表示。
第二，月球正面訴說著30億年到40億年這段歷史，但是大于40億年到45億年，最古老的歷史，正面得不到。
“月球背面砸了一個大坑，1000多公里，把里面老的東西都給扒拉出來了，就降落在那，這樣可以做出月球最古老的5億年的歷史，球的歷史才搞清楚，只有到那去才行。所以必須到月球背面，這是我們今年要完成的任務(wù)?！睔W陽自遠(yuǎn)認(rèn)為。
其實，早在今年5月，嫦娥四號的中繼衛(wèi)星——鵲橋已經(jīng)成功實施軌道捕獲控制，進(jìn)入環(huán)繞距月球約6.5萬公里的地月拉格朗日L2點的Halo使命軌道。
“鵲橋”的命名很形象，顧名思義就是要為嫦娥四號探測器提供地月中繼通信支持，解決與月球背面通訊問題，提供地月中繼通信支持。
探月史
嫦娥四號是我國“探月工程”的重要一步。
1957年蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星，宣布了人類空間時代的到來。1960年蘇美開始了火星探測，1961年加加林上天，1969年阿姆斯特朗登上了月球。但是那個時候我國一窮二白。改革開放后，1994年，我國開始進(jìn)行探月活動可行性和必要性的研究；2001年進(jìn)入論證階段；2004年，經(jīng)過10年醞釀，探月工程正式立項。
同時，提出中國的“探月工程”將分為“繞”、“落”、“回”3個階段完成：即第一階段研制和發(fā)射我國首顆月球探測衛(wèi)星，實施繞月探測；第二階段實現(xiàn)首次月球軟著陸和自動巡視勘測，實現(xiàn)“登月”后的科研勘察；第三階段實現(xiàn)首次月球樣品自動取樣返回探測，帶回真實的月球樣本。
按照規(guī)劃，2007年10月24日，嫦娥一號從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心升空，并順利完成任務(wù)。這是我國首次月球探測工程的成功，是繼人造地球衛(wèi)星、載人航天飛行取得成功之后，我國航天事業(yè)發(fā)展的又一里程碑，標(biāo)志著我國已經(jīng)進(jìn)入世界具有深空探測能力的國家行列。
2010年國慶節(jié)發(fā)射了嫦娥二號，衛(wèi)星軌道合計、導(dǎo)航控制、熱控、X波段測控、微小相機(jī)視頻成像等各技術(shù)驗證項目都按程序飛行并取得了成功。
作為探月二期工程先導(dǎo)星，不僅在探月成果上更進(jìn)一步，還為后續(xù)落月任務(wù)奠定了基礎(chǔ)，并且成功開展了多項拓展試驗。其完成了地日拉格朗日2點探測，以及對圖塔蒂斯小行星的飛越探測，取得了珍貴的科學(xué)數(shù)據(jù)。
歐陽自遠(yuǎn)透露，那時候最操心的是太陽老爆發(fā)產(chǎn)生一些問題，對地球有很大的威脅，嫦娥二號打開儀器檢測太陽，飛到L2點，監(jiān)視體驗，一直在那235天，得到很多數(shù)據(jù)。
2013年12月2日，嫦娥三號探測器完成落月任務(wù)，據(jù)了解，當(dāng)時嫦娥三號降落到了指定地點——彩虹灣。
“要降落到指定地點，最大的問題是不能用降落傘，因為表面是真空，用降落傘也是白搭，一點用都沒有。越掉越快，不控制要摔得粉碎，因此，在其底下安了發(fā)動機(jī)，一面往下掉，一面往上推，慢慢掉，最后調(diào)到距離地面100米左右?！睔W陽自遠(yuǎn)講述道。
這剩下的最后100米意味著著陸器要自行判斷，因為傳回拍照需要1.3s，再從地球傳過指令又需要1.3s，對100米的距離這樣的時長是不允許的。因此，嫦娥三號的著陸器高等智能，自己判斷成功著落。
“后來，中國向國際申請，把這個彩虹灣命名為廣寒宮，2015年得到了批準(zhǔn)。所以月亮上有一個真正的廣寒宮，以中國命名?！睔W陽自遠(yuǎn)自豪的表示。
正在執(zhí)行任務(wù)的嫦娥四號也創(chuàng)造了多個首次。尚未發(fā)射的嫦娥五號則肩負(fù)了“回”的任務(wù)目標(biāo)。嫦娥五號之后，中國探月三期的目標(biāo)將全部完成。
但中國進(jìn)一步探月的腳步不會停止，緊接著迎來探月工程的第四期：開展以機(jī)器人為代表的月球南北極探測、建立無人的月球科考站，讓著陸器、機(jī)器人和地面上的人更好地聯(lián)合工作等。
打開深空探測大門
對于探月工程的意義，零壹空間CEO舒暢表示，探月工程是人類共同的任務(wù)與使命，代表了人類對未知的探索和向往，人類總有一天要離開這個孕育人類的星球，走向更加深遠(yuǎn)的宇宙空間。
“開發(fā)月球資源已經(jīng)成為未來航天大國戰(zhàn)略角逐的一片熱土?！笔鏁潮硎?。
從目前已經(jīng)取得的月球探測成果表明，月球上特有的能源和礦產(chǎn)是對地球資源的重要補(bǔ)充和儲備，將對人類社會的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
“中國雖然錯過了第一輪探月，但在新一輪的探測熱潮中，決不能落后?！笔鏁痴J(rèn)為。
北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院助理研究員郭弟均也表示：探月工程是中國深空探測的第一站，對未來月球基地建設(shè)、資源開發(fā)利用，以及其它地外天體的探測具有開創(chuàng)性和指引性的意義，是實現(xiàn)中國人千百年來從仰望星空、思索星空發(fā)展到走入星空、探測星空的基礎(chǔ)。
未來宇航研究院創(chuàng)始人牛旼認(rèn)為，我們國家探月工程雖然起步時間晚于前蘇聯(lián)和美國，但是起點很高，實現(xiàn)了跨越式的發(fā)展。
相比其他國家，我國探月工程成本低，比如2007年發(fā)射的嫦娥一號作為首個探測任務(wù)總經(jīng)費(fèi)僅有“北京市修兩公里地鐵的錢”。
雖然成本低，但任務(wù)成功率高，阿波羅時期美國和前蘇聯(lián)的月球探測任務(wù)中，約有三分之一的任務(wù)是失敗或部分失敗的，而中國前面的三次探月任務(wù)均獲成功。這雖然與現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展密不可分，但作為中國探月從無到有的跨越依然是充滿困難和挑戰(zhàn)的，這些成績也鼓舞中國人將這項事業(yè)繼續(xù)成功地發(fā)展下去。
另外，現(xiàn)階段中國探月工程以工程目標(biāo)為主，科學(xué)目標(biāo)其次。郭弟均也提醒道，中國探月工程的經(jīng)費(fèi)主要用于前期探測任務(wù)的順利研發(fā)，對后期數(shù)據(jù)分析和科學(xué)研究方面的經(jīng)費(fèi)支持很少。
但探月工程系列的成功標(biāo)志著中國打開了深空探測的大門，有能力有實力對地球之外的天體進(jìn)行探測甚至著陸，是對中國科技水平的檢驗和展示，有助于提高中國在國際上的地位，提高中國人的自豪感。
再造一個地球
2020年將迎來第一個一百年。而在中國航空航天領(lǐng)域有著一個重要的計劃：按照目前的計劃，2020年左右，中國首次火星探測將一次實現(xiàn)繞飛、著落和巡航，這是國際上沒有先例的；2025年-2030年，第二次探測將實現(xiàn)從火星取樣返回。
而在“嫦娥之父”、中國月球探測工程首席科學(xué)家、中科院院士歐陽自遠(yuǎn)心中有著個“再造一個地球”的夢想。
歐陽自遠(yuǎn)公開場合演講時講述了火星探測的必要性：到火星上干什么？火星上有沒有生命？第二，火星本體有很多科學(xué)問題。第三要了解火星的環(huán)境，科學(xué)家有一個最大的夢想，地球承載著很多人，全部的人類，但是這個地球不安全，有很多潛在的危險，再加上人類自己犯的錯誤，把地球搞得都不能居住了，這些問題我們一定要給人類準(zhǔn)備第二個棲息地。沒有選擇，最好的就是改造火星。
目前，人類已經(jīng)對火星探測了40多次，美國曾于2011年發(fā)射了“好奇號”火星探測器。2012年8月，好奇號成功登陸火星表面，是世界上第一輛采用核動力驅(qū)動的火星車。
歐陽自遠(yuǎn)表示，將火星改造成一個適宜人類生存與發(fā)展的綠色星球，至少有7個主要科學(xué)技術(shù)問題：提高火星表面溫度，增加大氣濃度，改變打氣組分；建立火星表面生態(tài)環(huán)境；建立火星農(nóng)牧業(yè)；解決糧副食品自給；建設(shè)能源和原材料工業(yè)設(shè)施；建設(shè)人類生活基礎(chǔ)設(shè)施；實施火星旅行或火星移動。
不過，對于改造火星的愿望，眾多科學(xué)家認(rèn)為這不是一朝一夕可完成的，需要漫長的階段，可能需要200-300年的時間。
無論是探月工程還是火星的探測，都代表著人類對未知的探索和向往。人類終究不會永遠(yuǎn)束縛在地球這個搖籃里。
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