嫦娥奔月 我国的探月工程

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关键词: 嫦娥奔月,探月工程

      “明月几时有?把酒问青天。不知天上宫阙,今夕是何年?”仰望夜空,一轮明月以无穷的魅力引人畅想。今天,我国航天技术的发展,即将让嫦娥奔月的美丽传说变成现实。现在,就让我们一起来了解我国的探月工程。

      如何认识宇宙?

      人们通常会问,我们的地球是怎么样形成的,月球是怎么样形成的?目前比较成熟的理论通常认为是宇宙大爆炸的原因。宇宙大爆炸理论认为宇宙一开始是没有的,后来因为大爆炸才形成了宇宙,然后气体膨胀,形成了各种不同的物质;然后进入了“黑暗时期”,有一些辐射;然后再形成了一些结构。通常我们把这个时期称作宇宙的“第一缕曙光”,科学家们制造一些大型望远镜来探索宇宙起源时期的一些信息。

      生命是很短暂的,46亿年以前只有单晶体,到了6亿年以前出现了三叶虫,而陆地上的生命出现更晚,基本上出于4亿年以前,而人类的历史更是短暂,如果我们以人类的寿命100年来算的话,我们现在停留在非常短的时间,相当于整一分钟。

      那么这短暂的“一分钟”内,我们怎么了解宇宙?宇宙是大爆炸之后慢慢形成的,因此我们可以通过不同的方式来关注不同时期的信息。最简单的办法是通过肉眼来观察宇宙,包括太阳、月亮等天体,但这样观测的信息量太小。从伽利略发明第一台望远镜开始,通过望远镜,我们慢慢地把宇宙拉近,观测宇宙更早期的一些信息。

      现在我们用大型光纤望远镜,通过光纤望远镜我们可以看到很多天体,比如月球的环形山,还有八大行星等,比较直观。另外一方面,天体的辐射不仅是光纤辐射,还有其他恒星内辐射,因此我们发展了室内天文学、发射人造卫星等方式来研究宇宙。在美国等西方发达国家以及中国,还通过发射探测器,用近距离拍摄的方式来研究星体的性质,或者取回样本进行研究。通过这些方式,人类对宇宙的认识不断提高。

      我国的探月工程

      我们对月球向往已久,自古以来就有很多美丽的传说,比如嫦娥奔月。我国的 “嫦娥工程”,也就是取自这个传说。在探月工程里,大型无线电望远镜做出了贡献。

    嫦娥奔月 天文助航

      嫦娥一号

      探月工程分成三个部分:“探”“登”“驻”。“探”相当于敲门,这个阶段人类派出月球探测仪来访问月球。我们现在的嫦娥一号绕月探测工程就相当于这个阶段里的一部分。

      第二个阶段就是“登”,即航天员登上月球,包括采集样本、放置探测器等等,这个阶段美国69年已经实施了。

      第三阶段是“驻”。派航天员带一些设备,进行短期停留,并把设备安置好。航天员回来后,我们通过无线电对这些仪器设备进行控制,这些设备也可以对月球进行长期探测研究。另一个是在月球上建立有人照料的月球情报站,使人能在月球上生活(当然可能是在密封的槽里面,或是穿着宇航服)。由于地球的引力非常大,我们可以先把设备运到月球上,在月球上建立基地,然后再从月球出发,这样我们可能会走的更远。因为一次性从地球发射的话,需要很多能量,如果通过月球来发射,月球的引力比地球小很多,发射的速度会更高。

      现在探月工程仍处是在“探”的阶段。这个阶段又分为“绕”、“落”、“回”。“绕”就是发射一颗卫星绕着月球转,通过卫星里面的设备对月球进行探测、拍摄照片等,一次“绕”是在200公里的高度进行绕月,对月面进行前期的探测;“落”,就是在月球上发射着陆器进行勘察,甚至在月球上放置望远镜,通过月球观察星空。初步阶段,因为载重量的关系,由于望远镜会做的很大,目前只能是非常小的望远镜;“回”就是从月球上采集标本回来。

    嫦娥奔月 天文助航

      从2007年开始到2010年,完成“探”的三步骤“绕落回”。2010年下半年,我国会发射一个先导星,先导星还是“绕”,但是对“落”有很多准备,包括对“落”的地点进行相关拍摄,确保以后“落”的顺利进行。

      天文观测与嫦娥工程

      探月工程中,地面与测控部分的工作需要使用望远镜。关于测控系统,原来测控的最远距离是8万公里(比如地球双星)。探月工程中是38万公里,提高了很多,整个轨道设计也非常详细。据了解,美国的探月工程在全球造了几个70米口径的大型望远镜,放在本国国土、西班牙、澳大利亚,地球不管转到哪个方向都会对月球进行实时跟踪,我们嫦娥一号的测控工作都是用现有设备来完成的。

    嫦娥奔月 天文助航

      测控系统

      天文系统在航天工程里面的实施应用是我们中国的一个创举。测控系统是首次将天文的观测系统用到对卫星的空间位置进行观测上,保证测控精度。应用于嫦娥工程的测控系统使我国的航天测控能力迈上了一个新的高峰。

      让我们认识一下测轨的路段。最初是24小时的调相轨道,从火箭脱离到调相,测控系统会一直跟踪观测,然后把观测数据送到北京航天控制指挥中心。这些数据的延迟在10分钟以内,这10分钟看似很长,但对天文系统来讲已经是非常不容易了。因为数据量很大,需要把数据记录下来集中处理才能得到结果。另一方面北京航天中心把得到测距数据与测角数据结合在一起,能够很好的对卫星进行测量。可以测出卫星易道后,大概会是在什么样的位置,并重新进行跟踪测量。

           “嫦娥一号”带回的礼物

    (审核编辑: 小王子)