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欧阳自远:有个性的嫦娥12345,如何不重复美国探月路?

来源:澎湃新闻2021-01-15 09:48

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  “很多事情人家都做过了,中国也不得不做,唯一的要求就是一定要比别人做的好。但总有一两样没人没干过的事,中国一定要干。”

  1月13日,中国月球探测工程首席科学家、中科院院士欧阳自远在国家天文台做2021年度新年报告,题目为《承前启后的嫦娥五号》。“不走老路”的探月精神,不仅体现在嫦娥五号上,也是“嫦娥”姐妹们一以贯之的主线。

  登月本身是条老路。1957年苏联发射人类第一颗人造卫星,拉开空间时代的帷幕,次年,美苏两个超级大国就开始争相探测月球。

  欧阳自远介绍到,1958年至1976年被称为人类第一次探月高潮,18年间发射了83个探测器,成功率约为50%。其中,美国实现了6次载人登月,而苏联则因火箭屡屡失败,只实现了3次无人采样。

  最终,美国带回了381.7斤月球样本,而苏联只带回了326克。自1976年往后,再也没有人类登上过月球。美国虽然独揽空间霸权,但也将注意力转向了空间站、应用卫星、火星等方向。

  随着人们发现月球还有许多重大问题悬而未决,第二次探月高潮已经来临。初来乍到的嫦娥姐妹们,如何避免完全重复美国近半个世纪前的老路,走出自己的风采?

  欧阳自远为此在演讲中揭秘了嫦娥姐妹们的“个性”。

  嫦娥一号

  2007年发射的嫦娥一号是嫦娥系列的先锋,负责的是“绕、落、回”三步走中的“绕”。欧阳自远透露,因为第一次发射没有把握,生怕嫦娥一号无法冲向月球,团队借鉴了链球运动的思路,让嫦娥一号绕着地球转了三圈加速,足足花了13天19个小时才抵达月球,最后在200公里高的轨道上被月球捕获。

  也因为没有经验,嫦娥一号的燃料没有带够,最终选择主动殉身月球。

  虽然嫦娥一号的主要目标是建立中国深空探测的工程体系和基础设施,培养年轻人才队伍,为后续的长远计划做准备,但她在科学上依然做了一些前无古人的事情,比如测算出了月壤中氦-3的资源量。

  欧阳自远介绍道,氦-3是氦的一种同位素,有望和氢的同位素氘反应作为核聚变原料,是一种非常重要的储备资源。

  原来,太阳风粒子中有丰富的氦-3元素,但因为地球磁场的保护,太阳风粒子一般无法进入地球,而对太阳风大开方便之门的月壤却吸附了大量氦-3。

  俄罗斯科学院院士加里莫夫曾告诉欧阳自远,采用氘与氦-3核聚变发电,中国每年只需要10吨左右氦-3,即可满足全部能源需求。经嫦娥一号估算,月壤中大概有110万吨氦-3资源,能保证中国1万年以上的能源需求。

  嫦娥二号

  有了前车之鉴,嫦娥一号的备用星嫦娥二号就要轻车熟路得多,2010年发射,只用了5天就直奔月球,抵达100万公里高度轨道。她绘制出了史上精度最高的月球表面三维影像,分辨率达到7米。

  面对半年就完成了月球摄影任务的嫦娥二号,科学家们决定给她增加新任务,让她盯着太阳活动爆发,积累了珍贵的科学数据。235天之后,嫦娥二号可能有些厌倦这份活了,又继续接了新单:去迎接一颗名为图塔蒂斯的小行星。计划交会距离是1公里以内,最终以870米碰面,可谓一脚精准刹车。

  嫦娥三号

  “绕”完了,2013年发射的嫦娥三号主要要解决的问题是“落”。落月前100米高度时扣人心弦的三次悬停,是她最彰显个性的时刻。月面状况复杂,为了不翻车,科学家们把着陆点的最终选择权交给了她自己。

  107米!嫦娥三号悬停约3秒,期间沿纬度方向最大摆动约18米,在经度方向最大摆动约12米;100!嫦娥三号悬停约2秒,期间沿纬度方向最大摆动约15米,在经度方向最大摆动约12米;97!嫦娥三号三度悬停,期间沿纬度方向最大摆动约21米,在经度方向最大摆动约15米。

  最终,嫦娥三号看准地点安全软着陆,把自己安排得明明白白。同样一项本领,自然后来也教会了嫦娥四号和嫦娥五号。

  嫦娥四号

  嫦娥四号的目的地本身就足够新颖。由于月球自转和公转周期的缘故,月球始终有一面背对着地球,称为月背。2019年1月3日,人类首个在月球背面软着陆的探测器嫦娥四号稳稳降落在月球南极-艾特肯盆地冯·卡门撞击坑。

  因为月背与地球之间的通信会被月球本身阻挡,嫦娥四号在地月L2点还安排了小伙伴“鹊桥”中继星,作为和地球传话的信使。

  为什么选冯·卡门撞击坑?因为这里足够古老,可能藏着月球婴儿期的日记。欧阳自远介绍道,月球年龄大约有45亿年,但目前所有的地质活动证据都指向近40亿年,最前面的5亿年就像中国的夏朝一样缺乏确凿考古证据。

  大约形成于36亿年前的冯·卡门撞击坑可能剥开了月表物质,暴露出月球最早期的秘密。

  嫦娥五号

  如果说嫦娥四号的主要目标是“考古”,那么嫦娥五号的爱好是“追新”。欧阳自远认为,这一新一旧,就是月球演化史中最重要的两大谜团。

  过去一般认为月球火山活动在35亿年前就开始由于月球的冷却而慢慢减弱,最终在月幔凝固后消失。2020年,嫦娥五号降临此前美、苏未曾涉足的风暴洋地区,据科学家推测,这里的火山喷发历史可能只有13亿年。

  因此,嫦娥五号带回的2千克月壤中,可能就包含最年轻的月球玄武岩,改写人类对月球演化的认知。

  承前启后的嫦娥五号,给“绕、落、回”无人探月三步走画了个圆满的句号。在接下来的载人探月中,欧阳自远希望中国能继续走出一条新路。例如,在中国短期内造不出与阿波罗系列的土星五号相匹配的重载火箭的情况下,不妨先建立月球空间站,将宇航员先发射到空间站中“换乘”,再降落月面。(虞涵棋)

[ 责编:张蕃 ]
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