嫦娥奔月計劃簡介

1、嫦娥奔月計劃簡介第一版繞月探測工程簡介發(fā)射人造地球衛(wèi)星、載人航天和深空探測是人類航天活動的三大領(lǐng)域。重返月球，開發(fā)月球資源，建立月球基地已成為世界航天活動的必然趨勢和競爭熱點。開展月球探測工作是我國邁出航天深空探測第一步的重大舉措。實現(xiàn)月球探測將是我國航天深空探測零的突破。月球已成為未來航天大國爭奪戰(zhàn)略資源的焦點。月球具有可供人類開發(fā)和利用的各種獨特資源，月球上特有的礦產(chǎn)和能源，是對地球資源的重要補充和儲備，將對人類社會的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生深遠影響。中國探月是我國自主對月球的探索和觀察，又叫做嫦娥工程。國務(wù)院正式批準繞月探測工程立項后，繞月探測工程領(lǐng)導(dǎo)小組將工程命名為“嫦娥工程”、將第一顆繞月衛(wèi)星

2、命名為“嫦娥一號”。“嫦娥一號”衛(wèi)星由中國空間技術(shù)研究院承擔研制，主要用于獲取月球表面三維影像、分析月球表面有關(guān)物質(zhì)元素的分布特點、探測月壤厚度、探測地月空間環(huán)境等。第二版繞月探測工程計劃繞月探測工程是我國月球探測的第一期工程，即研制和發(fā)射第一顆月球探測衛(wèi)星。該星將環(huán)繞月球運行，并將獲得的探測數(shù)據(jù)資料傳回地面。該工程由探月衛(wèi)星、運載火箭、發(fā)射場、測控和地面應(yīng)用五大系統(tǒng)組成?，F(xiàn)已確定探月衛(wèi)星主要利用“東方紅三號”衛(wèi)星平臺，運載火箭采用“長征三號甲”火箭，發(fā)射場選用西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，探測系統(tǒng)利用現(xiàn)有航天測控網(wǎng)，地面應(yīng)用系統(tǒng)由中國科學(xué)院負責開發(fā)。具體計劃是，“長征三號甲”火箭從西昌發(fā)射中心起飛，將“

3、嫦娥一號”衛(wèi)星送入地球同步轉(zhuǎn)移軌道后實現(xiàn)星箭分離，衛(wèi)星最后進入環(huán)繞月球南、北極的圓形軌道運行，并對月球進行探測，軌道距離月面的高度為200公里。設(shè)計壽命為1年的“嫦娥一號”衛(wèi)星，將攜帶立體相機、成像光譜儀、激光高度計、微波輻射計、太陽宇宙射線檢測器和低能離子探測器等多種科學(xué)儀器，對月球進行探測。它在環(huán)月飛行執(zhí)行任務(wù)期間，主要獲取月面的三維影像，分析月面有用元素含量和物質(zhì)類型的分布特點，探測月球土壤厚度，檢測地月空間環(huán)境。其中前3項是國外沒有進行過的項目，第4項是我國首次獲取8萬公里以外的空間環(huán)境參數(shù)。此外，美國曾對月球上的5種資源進行探測，我國將探測14種，其中重要的目標是月球上的氦3資源。氦

4、3是一種安全高效而又清潔無污染的重要燃料，據(jù)統(tǒng)計，月球上的氦3可以滿足人類1萬年以上的供電需求。月球土壤中的氦3含量可達500萬噸。嫦娥工程是一個完全自主創(chuàng)新的工程，也是我國實施的第一次探月活動。工程自2004年1月立項，目前已經(jīng)完成了嫦娥一號衛(wèi)星和長征三號甲運載火箭產(chǎn)品研制和發(fā)射場、測控、地面應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)。2007年年內(nèi)擇機在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。月球探測是一項非常復(fù)雜并具高風險的工程，到目前為止，人類共發(fā)射月球探測器122次，成功59次，成功率為48%。第三版繞月探測工程目標我國繞月探測工程將完成以下四大科學(xué)目標：1、獲取月球表面三維影像。劃分月球表面的基本地貌構(gòu)造單元，初步編制月球

5、地質(zhì)與構(gòu)造綱要圖，為后續(xù)優(yōu)選軟著陸提供參考依據(jù)。2、分析月球表面有用元素含量和物質(zhì)類型的分布特點。對月球表面有用元素進行探測，初步編制各元素的月面分布圖。3、探測月壤特性。探測并評估月球表面月壤層的厚度、月壤中氦3的資源量。4、探測地月空間環(huán)境。記錄原始太陽風數(shù)據(jù)，研究太陽活動對地月空間環(huán)境的影響。國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會副主任、國家航天局局長、繞月探測工程總指揮欒恩杰介紹，由月球探測衛(wèi)星、運載火箭、發(fā)射場、測控和地面應(yīng)用等五大系統(tǒng)組成的繞月探測工程系統(tǒng)屆時將實現(xiàn)以下五項工程目標：©研制和發(fā)射我國第一個月球探測衛(wèi)星；©初步掌握繞月探測基本技術(shù)；©首次開展月球科學(xué)探測

6、；©初步構(gòu)建月球探測航天工程系統(tǒng)；©為月球探測后續(xù)工程積累經(jīng)驗。第四版繞月探測工程方案我國航天科技工作者早在1994年就進行了探月活動必要性和可行性研究，1996年完成了探月衛(wèi)星的技術(shù)方案研究，1998年完成了衛(wèi)星關(guān)鍵技術(shù)研究，以后又開展了深化論證工作。經(jīng)過10年的醞釀，最終確定我國整個探月工程分為“繞”、“落”、“回”3個階段。第一步為“繞”，即發(fā)射我國第一顆月球探測衛(wèi)星，突破至地外天體的飛行技術(shù)，實現(xiàn)月球探測衛(wèi)星繞月飛行，通過遙感探測，獲取月球表面三維影像，探測月球表面有用元素含量和物質(zhì)類型，探測月壤特性，并在月球探測衛(wèi)星奔月飛行過程中探測地月空間環(huán)境。第一顆月球探測衛(wèi)

7、星“嫦娥一號”已于2007年4月發(fā)射。第二步為“落”，時間定為2007年至2010年。即發(fā)射月球軟著陸器，突破地外天體的著陸技術(shù)，并攜帶月球巡視勘察器，進行月球軟著陸和自動巡視勘測，探測著陸區(qū)的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖石的化學(xué)與礦物成分和月表的環(huán)境，進行月巖的現(xiàn)場探測和采樣分析，進行日-地-月空間環(huán)境監(jiān)測與月基天文觀測。具體方案是用安全降落在月面上的巡視車、自動機器人探測著陸區(qū)巖石與礦物成分，測定著陸點的熱流和周圍環(huán)境，進行高分辨率攝影和月巖的現(xiàn)場探測或采樣分析，為以后建立月球基地的選址提供月面的化學(xué)與物理參數(shù)。第三步為“回”，時間定在2011至2020年。即發(fā)射月球軟著陸器，突破自地外天體返回

8、地球的技術(shù)，進行月球樣品自動取樣并返回地球，在地球上對取樣進行分析研究，深化對地月系統(tǒng)的起源和演化的認識。目標是月面巡視勘察與采樣返回。月球探測三期工程主要包括以下5個科學(xué)目標：（1）探測區(qū)月貌與月質(zhì)背景的調(diào)查與研究利用著陸器機器人攜帶的原位探測分析儀器，獲取探測區(qū)形貌信息，實測月表選定區(qū)域的礦物化學(xué)成分和物理特性，分析探測區(qū)月質(zhì)構(gòu)造背景，為樣品研究提供系統(tǒng)的區(qū)域背景資料，并建立起實驗室數(shù)據(jù)與月表就位探測數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，深化和擴展月球探測數(shù)據(jù)的研究。探測區(qū)月貌與月質(zhì)背景的調(diào)查與研究任務(wù)主要內(nèi)容包括：1）探測區(qū)的月表形貌探測與月質(zhì)構(gòu)造分析；2）探測區(qū)的月壤特性、結(jié)構(gòu)與厚度以及月球巖石層淺部（13

9、km）的結(jié)構(gòu)探測；3）探測區(qū)礦物化學(xué)組成的就位分析。（2）月壤和月巖樣品的采集并返回地面月球表面覆蓋了一層月壤。月壤包含了各種月球巖石和礦物碎屑，并記錄了月表遭受撞擊和太陽活動歷史；月球巖石和礦物是研究月球資源、物質(zhì)組成與形成演化的主要信息來源。采集月壤剖面樣品和月球巖石樣品，對月表資源調(diào)查、月球物質(zhì)組成、月球物理研究和月球表面過程及太陽活動歷史等方面都具有重要意義。月壤巖芯明巖樣品的采集并返回地面的任務(wù)主要內(nèi)容包括：1）在區(qū)域形貌和月質(zhì)學(xué)調(diào)查的基礎(chǔ)上，利用著陸器上的鉆孔采樣裝置鉆取月壤巖芯；2）利用著陸器上的機械臂采集月巖月壤樣品；3）在現(xiàn)場成分分析的基礎(chǔ)上，采樣裝置選擇采集月球樣品；4）著

10、陸器和月球車都進行選擇性采樣，月球車可在更多區(qū)域選擇采集多類型樣品，最后送回返回艙。（3）月壤與月巖樣品的實驗室系統(tǒng)研究與某些重要資源利用前景的評估月壤與月巖樣品的實驗室系統(tǒng)研究與某些重要資源利用前景的評估任務(wù)主要內(nèi)容包括：1）對返回地球的月球樣品，組織全國各相關(guān)領(lǐng)域的實驗室進行系統(tǒng)研究，如物質(zhì)成分（巖石、礦物、化學(xué)組成、微量元素、同位素與年齡測定）、物理性質(zhì)（力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、磁學(xué)等）、材料科學(xué)、核科學(xué)等相關(guān)學(xué)科的實驗室分析研究；2）月球蘊含豐富的能源和礦產(chǎn)資源，進行重要資源利用前景的的評估，是人類利用月球資源的前導(dǎo)性工作，可以為月球資源的開發(fā)利用以及人類未來月球基地建設(shè)進行必要的準備

11、；根據(jù)月球蘊含資源的特征，測定月球樣品中He-3、H、鈦鐵礦等重要資源的含量，研究其賦存形式；3）開展He-3等太陽風粒子的吸附機理和鈦鐵礦富集成礦的成因機理研究；4）開展He-3、H等氣體資源提取的實驗室模擬研究。（4）月壤和月殼的形成與演化研究月壤的形成是月球表面最重要的過程之一，是研究大時間尺度太陽活動的窗口。月球演化在31億年前基本停止，因此月表巖石和礦物的形成與演化可反映月殼早期發(fā)展歷史；月球表面撞擊坑的大小、分布、密度與年齡記錄了小天體撞擊月球的完整歷史，是對比研究地球早期演化和災(zāi)變事件的最佳信息載體。（5）月基空間環(huán)境和空間天氣探測太陽活動是誘發(fā)空間環(huán)境與空間天氣變化的主要因素，

12、對人類的航天等活動有重大影響。在月球探測三期工程中空間環(huán)境與空間天氣探測包括以下內(nèi)容1）空間環(huán)境探測器記錄宇宙線、太陽高能粒子和低能粒子的通量和能譜，分析與研究太陽活動和地月空間環(huán)境的變化；探測太陽風的成分與通量，為月壤成熟度和氦3資源量的估算提供依據(jù)。2）甚低頻射電觀測在月面安置由兩個天線單元組成的甚低頻干涉觀測陣，長期進行太陽和行星際空間的成圖和時變研究，建立世界上第一個能夠觀測甚低頻電磁輻射的長久設(shè)施。當“繞、落、回”三步走完后，中國的無人探月技術(shù)將趨于成熟，中國人登月的日子也將不再遙遠。第五版中國首個月球探測工程五大系統(tǒng)介紹衛(wèi)星系統(tǒng)“嫦娥一號”衛(wèi)星嫦娥1號探月衛(wèi)星，選用的科學(xué)探測儀器有

13、6套24件，包括CCD立體相機、激光高度計、成像光譜儀、伽馬X射線譜儀、微波探測儀、太陽高能粒子探測器和低能離子探測器等，這些設(shè)備在中國都屬首次使用，有的是世界首創(chuàng)。運載火箭系統(tǒng)“金牌火箭”：長征三號甲承擔中國首顆月球探測衛(wèi)星嫦娥一號發(fā)射任務(wù)的，是成功發(fā)射上百次，被授予“金牌火箭”稱號的長征三號甲運載火箭。根據(jù)設(shè)計，嫦娥1號的運行軌道近地點為200千米，遠地點為51000千米，屬于大橢圓軌道。火箭必須精確地將探測器送入預(yù)定軌道，才能準確完成預(yù)定探測任務(wù)。為滿足探月衛(wèi)星的特殊要求，長征3號甲火箭控制系統(tǒng)增加了單機和線路備份，確保飛行過程中不出現(xiàn)任何偏差，萬無一失。發(fā)射場系統(tǒng)西昌衛(wèi)星發(fā)射中心承擔嫦

14、娥工程重任西昌衛(wèi)星發(fā)射中心經(jīng)過20年的建設(shè)，已成為世界一流航天發(fā)射場，將在我國“嫦娥工程”中承擔重任，負責發(fā)射第一顆月球探測衛(wèi)星。號稱“月城”的西昌被譽為“中國航天城”、“東方休斯敦”，發(fā)射場地選擇在中國西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，是中國目前對外開放中規(guī)模最大、設(shè)備技術(shù)最先進、承攬外星發(fā)射任務(wù)最多的新型航天器發(fā)射場。測控系統(tǒng)我國的航天測控網(wǎng)我國月球探測一期工程的測控通信系統(tǒng)將立足現(xiàn)有的“統(tǒng)一S波段(USB)”航天測控網(wǎng)和我國天文臺的甚長基線射電干涉網(wǎng)(VLBI系統(tǒng))，通過適當?shù)募夹g(shù)改造，滿足“嫦娥1號”月球探測器各飛行階段的遙測、遙控、軌道測量和導(dǎo)航任務(wù)。統(tǒng)一S波段(USB)航天測控網(wǎng)是指使用S波段的微

15、波統(tǒng)一測控系統(tǒng)。這里的微波統(tǒng)一測控系統(tǒng)是指利用公共射頻信道，將航天器的跟蹤測軌、遙測、遙控和天地通信等功能合成一體的無線電測控系統(tǒng)。微波統(tǒng)一系統(tǒng)的基本工作原理是：將各種信息先分別調(diào)制在不同頻率的副載波上，然后相加共同調(diào)制到一個載波上發(fā)出；在接收端先對載波解調(diào)，然后用不同頻率的濾波器將各副載波分開：解調(diào)各副載信號使得到發(fā)送時的原始信息。微波統(tǒng)一測控系統(tǒng)一般由天線跟蹤角測量系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、遙測終端、遙控終端、測距測速終端、時頻終端、監(jiān)控系統(tǒng)、遠程監(jiān)控或數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備以及其它附屬設(shè)備組成。地面應(yīng)用系統(tǒng)地面應(yīng)用系統(tǒng)包括月球探測衛(wèi)星運行管理中心、數(shù)據(jù)接收中心以及科學(xué)數(shù)據(jù)處理和研究中心三個部分。主

16、要任務(wù)是衛(wèi)星在軌運行期間科學(xué)探測業(yè)務(wù)管理、數(shù)據(jù)接收與處理、科學(xué)研究與普及。地面應(yīng)用系統(tǒng)由五個分系統(tǒng)組成，即運行管理分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)接收分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)預(yù)處理分系統(tǒng)、科學(xué)研究與應(yīng)用分系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)。我國繞月探測工程地面應(yīng)用系統(tǒng)的總部設(shè)在中國科學(xué)院國家天文臺。第六版前景展望嫦娥1號工程的核心是實現(xiàn)從地球走向月球，充分利用中國現(xiàn)有的成熟航天技術(shù)，研制和發(fā)射月球探測衛(wèi)星，突破地月飛行、遠距離測控通信、繞月飛行、月球遙感與分析等技術(shù)，并建立中國月球探測航天工程的初步系統(tǒng)。此后將在2010年前向月球發(fā)射無人探測裝置，實現(xiàn)月面軟著陸探測；在2020年前完成采集月壤樣品的工作，實現(xiàn)月面巡視勘察采樣返回。第二和第三階段工作已納入國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃，正在進行論證。根據(jù)預(yù)想，未來第二期計劃將用月球車對月面進行巡視勘察，并擬建立一個月基天文站，借助月球幾乎沒有大氣的便利條件，對太空和地球進行觀測。二期計劃中采用的月球車，將采用全國招標的方式來選擇。如果月球車計劃能成功，那么這套方案稍作修改，就可以用到未來的火星探測中去。月球探測是眾多高技術(shù)的高度綜合，將帶動和促進航天技術(shù)和中國基礎(chǔ)科學(xué)等其它高技術(shù)的發(fā)展，如大推力運載火箭、深空探測、深空測控、光電子、機器人、人工智能、遙科學(xué)、新能源和新材料技術(shù)等。這些高技術(shù)的進步將會在國民經(jīng)濟和國防建設(shè)等方面得到推廣和運用，產(chǎn)