探月計劃

探月計劃

2004年,中國正式開展月球探測工程,並命名為“嫦娥工程”。嫦娥工程分為“無人月球探測”“載人登月”和“建立月球基地”三個階段。2007年10月24日18時05分,“嫦娥一號”成功發射升空,在圓滿完成各項使命后,於2009年按預定計劃受控撞月。2010年10月1日18時57分57秒“嫦娥二號”順利發射,也已圓滿並超額完成各項既定任務。2012年9月19日,月球探測工程首席科學家歐陽自遠表示,探月工程已經完成嫦娥三號衛星和玉兔號月球車的月面勘測任務。嫦娥四號是嫦娥三號的備份星。嫦娥五號主要科學目標包括對著陸區的現場調查和分析,以及月球樣品返回地球以後的分析與研究。中國人的探月工程,為人類和平使用月球做出了新的貢獻。

2020年11月24日4時30分,中國在中國文昌航天發射場,用長征五號遙五運載火箭成功發射探月工程嫦娥五號探測器,火箭飛行約2200秒后,順利將探測器送入預定軌道,開啟中國首次地外天體採樣返回之旅。 12月1日,嫦娥五號探測器成功在月球正面預選著陸區著陸。

2020年12月17日,嫦娥五號返回器攜帶月球樣品,採用半彈道跳躍方式再入返回,在內蒙古四子王旗預定區域安全著陸。

事件概述


探月計劃
探月計劃
發射人造地球衛星、載人航天和深空探測是人類航天活動的三大領域。重返月球,開發月球資源,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略資源的焦點。月球具有可供人類開發和利用的各種獨特資源,月球上特有的礦產和能源,是對地球資源的重要補充和儲備,將對人類社會的可持續發展產生深遠影響。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。國務院正式批准繞月探測工程立項后,繞月探測工程領導小組將工程命名為“嫦娥工程”、將第一顆繞月衛星命名為“嫦娥一號”。“嫦娥一號”衛星由中國空間技術研究院承擔研製,主要用於獲取月球表面三維影像、分析月球表面有關物質元素的分佈特點、探測月壤厚度、探測地月空間環境等。嫦娥四號是嫦娥三號的備份星。而根據中國探月工程“繞”、“落”、“回”三步走戰略。並計劃在月球建立研究基地。

中國探月計劃


嫦娥工程

按照計劃,嫦娥一號衛星在距離月球表面200公里的規道上繞月飛行一年左右時間,主要任務是為月球拍攝三維立體影像圖,探測月球表面14種有用元素的分佈、地球到月球之間空間環境變化等。繞月飛行過程中,為嫦娥一號提供能源,對衛星姿態進行控制等將是東方紅三號平台。

嫦娥一號

嫦娥一號衛星總重量2350公斤,配有激光高度計、微波探測儀、空間環境探測儀等6類有效載荷,25個設備。衛星的壽命為一年,一年後如果還有燃料,衛星還可以從距離月球200公里規道上,變軌道100公里,更近距離的拍攝月球的照片。繞月飛行完成後,2007到2012年,嫦娥工程將進入落月階段,將向月球發射一個軟著陸器,並攜帶一個月球車,在著陸區附近進行現場探測。2012到2017年,將進入回收階段,目標是發射無人探測器,實現月球表面軟著陸並採樣返回。只有在這三個階段完成之後,中國才會考慮載人登月。

嫦娥二號

嫦娥二號衛星(簡稱:嫦娥二號,也稱為“二號星”)是嫦娥一號衛星的姐妹星,由長三丙火箭發射。但是嫦娥二號衛星上搭載的CCD相機的解析度將更高,其它探測設備也將有所改進,所探測到的有關月球的數據將更加翔實。“嫦娥二號”於2010年10月1日18時59分57秒在西昌衛星發射中心發射升空,並獲得了圓滿成功。“嫦娥二號”主要任務是獲得更清晰、更詳細的月球表面影像數據和月球極區表面數據,因
此衛星上搭載的CCD照相機的解析度將更高,其他探測設備也將有所改進。為“嫦娥三號”實現月球軟著陸進行部分關鍵技術試驗,並對嫦娥三號著陸區進行高精度成像。

嫦娥三號

北京時間2013年12月2日1時30分,我國在西昌衛星發射中心用“長征三號乙”運載火箭,成功將嫦娥三號探測器發射升空。嫦娥三號將首次實現月球軟著陸和月面巡視勘察,為我國探月工程開啟新的征程。
“長征三號乙”運載火箭飛行19分鐘后,器箭分離,嫦娥三號順利進入近地點高度210公里,遠地點高度約36.8萬公里的地月轉移軌道。嫦娥三號奔月飛行約需112小時,在此期間將視情況進行軌道修正,預計探測器將於12月6日飛行至月球附近,實施近月制動,進入100×100公里的環月圓軌道。

嫦娥四號

嫦娥四號是嫦娥三號的備份星。 “嫦娥三號”和“嫦娥四號”任務,將實現在月球上軟著陸和自動巡視機器人勘測。

嫦娥五號

根據中國探月工程“繞”、“落”、“回”三步走戰略,探月工程三期主要實現採樣返回,其主要任務由嫦娥五號月球探測器承擔。嫦娥五號主要科學目標包括對著陸區的現場調查和分析,以及月球樣品返回地球以後的分析與研究。
嫦娥五號的第一個科學目標是開展著陸點區的形貌探測和地質背景勘察,獲取與月球樣品相關的現場分析數據,建立現場探測數據與實驗室分析數據之間的聯繫。主要包括:著陸區的地形地貌探測:採樣點周圍形貌與結構構造特徵;撞擊坑的形貌、大小與分佈等。物質成分探測:採樣點的物質成分特徵;月壤物理特性與結構;月殼淺層的溫度梯度探測等。
第二個科學目標是對返回地面的月球樣品進行系統、長期的實驗室研究,分析月壤與月岩的物理特性與結構構造、礦物與化學組成、微量元素與同位素組成、月球岩石形成與演化過程的同位素年齡測定、宇宙輻射與太陽風離子與月球的相互作用、太空風化過程與環境演化過程等,深化月球成因和演化歷史的研究。
為了實現科學目標,嫦娥五號將搭載多種有效載荷,主要包括降落相機、光學相機、月球礦物光譜分析儀、月壤氣體分析儀、月球地熱資源探測器、月壤結構探測儀、採樣剖面測溫儀、岩芯鑽探機和機械取樣器等。
2019年1月14日,國家航天局副局長、探月工程副總指揮吳艷華表示,2019年年底前後將發射嫦娥五號。
2020年7月,據國家航天局探月與航天工程中心主任劉繼忠此前透露,嫦娥五號探測器的著陸地點為月球正面西北部的呂姆克山脈。7月20日報道,嫦娥五號探測器通過鏟取、鑽取兩種方式,採集月球樣品並帶回地球。
2020年11月17日,長征五號遙五運載火箭和嫦娥五號探測器在中國文昌航天發射場完成技術區總裝測試工作后,垂直轉運至發射區,計劃於11月下旬擇機實施發射。
2020年11月24日4時30分,中國在中國文昌航天發射場,用長征五號遙五運載火箭成功發射探月工程嫦娥五號探測器,火箭飛行約2200秒后,順利將探測器送入預定軌道,開啟中國首次地外天體採樣返回之旅。
2020年12月1日 23時,嫦娥五號探測器成功在月球正面預選著陸區著陸。
2020年12月17日,嫦娥五號返回器攜帶月球樣品,採用半彈道跳躍方式再入返回,在內蒙古四子王旗預定區域安全著陸。
2021年7月13日,國家航天局探月與航天工程中心主任、探月工程副總指揮劉繼忠稱,月球樣品管理辦法都有明確,一是用於科研,另一部分可能用於公益。

中國探月過程


嫦娥一號已於2007年10月24日18:05:04:06由長三甲(CZ-3A)火箭順利發射升空!
18:07火箭一二級分離;
18:09火箭飛出大氣層后整流罩分離;
18:10火箭二三級發動機分離;
18:15火箭三級發動機一次關機,星箭進入滑行階段;
18:25衛星進入初始地球軌道;
18:26三級火箭二次點火調姿;
18:28三級火箭發動機二次關機;
18:29星箭分離,衛星進入近地點約200公里,遠地點約51000公里的大橢圓軌道,周期為16小時的超地球同步軌道。
18:36衛星指控轉入北京航天飛行控制中心
18:59衛星太陽帆板展開
2007年10月24日19時15分確定發射成功!
2007年10月25日17時55分完成第一次變軌!指令發出130秒后,衛星近地點高度由約200公里抬高到約600公里,變軌圓滿成功。
2007年10月26日17時44分,遠望三號船消息,嫦娥一號衛星成功實施第二次變軌!嫦娥一號衛星第二次變軌后,將進入24小時周期軌道。遠地點高度由5萬多公里提高到7萬多公里。
10月29日第二次近地點變軌,衛星遠地點高度由7萬餘公里提高到12萬餘公里,開創了我國最遠航天測控的新紀錄。進入繞地飛行48小時周期軌道。北京時間10月29日18時01分39秒,遠望三號測量船傳來消息,衛星第三次變軌成功!
31日17時28分,嫦娥一號衛星成功實施第三次近地點變軌,順利進入地月轉移軌道,開始飛向月球。衛星遠地點高度由12萬餘公里提高到37萬餘公里,進入114小時地月轉移軌道。這也是衛星入軌后的第四次變軌。北京時間17時15分,嫦娥一號衛星接到指令,發動機工作784秒后,正常關機。北京飛控中心對各項測量數據的計算表明,衛星變軌成功!由繞地飛行軌道順利進入地月轉移軌道。
11月2日上午10時33分,嫦娥一號衛星成功實施了首次軌道中途修正。10時25分,嫦娥一號衛星按照指令要求,星上裝載的兩個小推力發動機點火成功,對衛星飛行航向實施修正。10時33分,發動機關機,衛星首次軌道修正完成。
11月5日11時15分,嫦娥一號衛星主發動機點火,近月制動開始。這時,衛星減速並調姿,確保被月球捕獲。嫦娥近月制動將持續22分鐘。
11時37分,嫦娥一號衛星主發動機關機,第一次近月制動結束。到達距離月球420公里,第一次近月制動進入12小時月球軌道。
11月6日第二次近月制動進入近月點200公里,遠月點1700公里,周期為3.5小時的軌道,運行3圈。
11月7日8時24分,第三次近月制動開始,這次近月制動將持續10分鐘。8時34分成功完成第三次近月制動,衛星進入周期為127分鐘,高度200公里的極月圓形環月工作軌道,開始工作,向地面傳回31首歌曲。

載荷及作用


CCD相機、激光高度計獲取月球表面的三維立體影像;χ、ζ射線光譜儀、干涉成像光譜儀分析月球表面有用元素(氦-3等)的含量和物質類型的分佈特點;微波探測儀探測月壤厚度;太陽高能粒子探測儀、太陽風離子探測儀在第三次變軌時開始運行,探測地球至月亮的空間環境。

各國計劃


歐洲
正積極籌備著登陸月球的計劃。“智慧—1號”(SMART-1)———歐洲的第一個月球探測器,預計2005年1月進入繞月軌道飛行,開始探月。該探測器採用了多項新技術,因而其飛行情況很受關注。
探月注重科研價值
“全世界即將掀起新一輪的探月熱潮,這一次,歐洲航天局要走在前面。”2006年9月,歐洲首個月球探測器“智能1號”成功撞擊月球后,歐洲航天局官員如此表示。他們計劃利用“太陽能鑽探器”在月球表面鑽出一個直徑50厘米的鑽孔,通過儀器對岩石樣本現場分析並將結果傳回地球,而且希望利用小型火箭將樣本帶回地球進行研究。科學家們希望在月球上找到源自地球的早期隕石,通過分析隕石樣本來探尋人類生命起源。
分析人士稱,歐洲探月行動沒有美國、俄羅斯那般咄咄逼人的架式,然而他們素來“韜光養晦”,注重實效。從歐航局成立到探月計劃的實施,歐洲從未表現出“赤裸裸的”搶奪月球和未來太空戰爭戰略制高點的意圖,而是著重強調“科研價值,資源開發和實踐人類夢想”,一派“深挖洞,廣積糧”的姿態。
2007年3月,在德國航空航天協會組織的一次研討會上,德國科學家宣布了自己的探月計劃。英國計劃在2010年前將一個無人探測器送入繞月軌道,尋找適宜人類居住的地點。
歐航局將在2020年前分4個階段進行月球探測,計劃在2012年將宇航員送上月球,2025年左右完成永久性月球基地建設。
美國
20世紀末,美國總統布希提出了“新太空計劃”,計劃最早在2015年前、最遲不過2020年將美國人重新送回月球,並在月球建立起一個長期基地作為登陸火星和其他星球的跳板。
重返月球建立基地
1972年12月,美國的“阿波羅”17號飛船對月球進行了最後一次考察,此後登月競賽的狂熱便驟然降溫。由於美蘇太空競爭的天文數字投資未能兌現實際利益,耗資巨大的“阿波羅”計劃完成後,月球探測陷入長達20餘年的低迷狀態。直到1994年,美國宇航局(NASA)發射了“克萊門汀號”環月探測器,除了測繪月球地貌,還對月面元素的分佈與含量進行探測,並發現了在月球南極可能存在水。
1998年1月,美國又發射了“月球勘探者”,它同樣發現在月球兩極的盆地底部可能蘊藏固態水。
由於水的存在意味著人類在月球上生存的基本條件已經具備,伴隨這一發現而來的是美國重返月球計劃。
2016年之前,美國將有多個無人駕駛月球探測飛船連續升空,其目的都是為宇航員重返月球打基礎。探月飛船的設計正在展開。如果所有的前期準備工作就緒,在2020年開始月球基地的建造工作。
俄羅斯
2025年前載人登月
1959年9月14日,前蘇聯的無人登月器“月球2號”成為第一個到達月球的人造物體。此後20年間,前蘇聯先後開展了29次探月活動,並取得了輝煌的成就。然而,伴隨蘇聯的解體,俄羅斯經濟發展一度停滯,在資金缺乏的情況下,俄羅斯航天不得不被迫瘦身,其月球探索在這一時期幾無進展。
進入21世紀后,俄羅斯再燃大國夢想,在這樣的背景下,俄羅斯重新開啟探月旅程,宣布在2025年前將宇航員送上月球。至此,昔日曾翱翔太空的雙頭鷹再次將目光投向月球。
俄羅斯月球探索先驅、拉沃奇金科學生產聯合公司總設計師戈奧爾吉·波利修克突然“語出驚人”,他透露,俄羅斯計劃在2009年-2010年開始實施自己的探月計劃。該計劃不僅要實現俄羅斯載人登月的夢想,還要在月球建立永久基地。2011年至2012年,俄羅斯將進行首次載人探月飛行。
俄羅斯在力爭實現探月載人登陸的同時,還推出“探月旅行”來吸引那些有支付能力的富豪。
印度
印度航天官員透露說,印度計劃在2015年前進行兩次或更多的登月活動。據稱,如果計劃於2008年前發射的第一艘印度無人登月飛船獲得成功,印度將於2015年前進行更多的登月活動。
2008年發射探測器
在進行了7年的規劃和準備后,印度將在2011年發射首個月球探測器——“月球首航1號”,成為繼俄羅斯、美國、日本和中國后第5個進行月球探索的國家。
然而,從探月想法提出的那天起,印度國內就存在反對的聲音:在這個有一半人口還處於貧困線以下的國家,政府是否有必要花大把的錢去探測一個那樣遙遠的星球。
但是1999年10月舉行的印度科學學會年會改變了這種情況。在這次年會上,印度太空研究機構負責人從學術上闡明了人類在對月球認識上還存在著空白。這次討論贏得了印度科學界對探月的廣泛支持。印度太空探索機構隨後成立專門的探月計劃小組,並於2001年出台了第一份探月計劃報告,2003年,印度政府批准了這份報告。
印度“月球首航1號”探月器的主要任務是製作高清晰的月球地圖,並對月球兩極是否存在水進行初步探索。此外,該探月器還將搜集月球表面礦物質和化學物質的有關數據。印度已經計劃在2015年前發射載人航天飛船,還希望能在2020年前實現登月。
日本
計劃在2006年首次發送月球探測衛星,練習和掌握月球軟著陸技術。
2015年月球上建基地
2007年9月14日上午9點31分,日本探月衛星月亮女神號發射升空,主要任務是觀測月球表面地形等,日本研究人員稱,這是日本2025年建立載人太空站的第一步。這是日本為未來登陸月球邁出的第一步。
日本對月球探索的興趣由來已久,但是在過去幾十年中,由於在技術、研究活動統籌方面出現問題,日本的探月計劃始終磕磕絆絆,未能順利實施。
日本的探月計劃從上世紀80年代中期就已經啟動。日本的第一個月球探測器是1990年1月發射的繆斯A科學衛星。這顆衛星進入太空后更名為“飛天”號,是日本第一次發射接近月球的科學衛星,也使日本成為繼美蘇之後,世界上第3個探測月球的國家。
繆斯A衛星在發射成功後向月球軌道放出了一個小型探測衛星,但是這枚小型探測衛星很快就出現了故障而告失靈。繆斯A衛星本身在繞地球飛行一段時間后,最終在1993年4月墜毀在月球上,這一探月計劃宣告失敗。

探月寓意


以中國書法的筆觸,抽象地勾勒出一輪圓月,一雙腳印踏在其上,象徵著月球探測的終極夢想,圓弧的起筆處自然形成龍頭,象徵中國航天如巨龍騰空而起,落筆的是一群自由飛翔的和平鴿構成,表達了中國和平利用空間的美好願望。
從關於“月亮人”的討論和想象,再到關於外星人月球基地的想象,並不是僅僅具有一般科學探索的意義,或只是為公眾提供娛樂,還有著某種非常強烈的象徵意義——將來真的會有“月亮人”。最有可能出現的“月亮人”其實就是地球人類——因為世界各大國對月球的競逐早已經開始。
美國在逐月之路上一馬當先,關於競逐月球的意識也表達得最為露骨。據說早在上個世紀50年代,美國人就有在月球建立軍事基地和情報基地的想法,比如在月球建立導彈基地,這樣就可以對地球上的其他國家形成“居高臨下”的威懾。有些材料表明,美國人甚至起過“宣布”月球為美國領土的念頭。從經濟上看,比如月球上的氦3同位素,將來有可能成為重要的能源,也非常令人神往。
今天,逐月之路上的國家,不僅有美國、俄羅斯、中國這樣的大國,也有歐洲諸國、印度、日本、韓國等小一些的國家。再想悍然“宣布”月球為某一國的領土,估計很難成功。與有些國家試圖搶佔儘可能多的“月球領土”不同,中國的嫦娥不是“戰神”,而是“和平女神”。
中國人的探月工程,是在為人類和平使用月球邁出了新的一步。