1969年7月20日,美國(guó)宇航員
尼爾·阿姆斯特朗成為登月第一人。這是他個(gè)人的一小步,卻是全人類(lèi)的一大步。今年是阿波羅登月50周年,Science雜志在線發(fā)表文章[5],列舉了中國(guó)探月工程(CLEP)自2007年啟動(dòng)以來(lái)所取得的成就,以及中國(guó)在未來(lái)30年繼續(xù)追尋月球秘密的計(jì)劃與展望。
中國(guó)與幾個(gè)國(guó)家密切合作,在科學(xué)儀器設(shè)計(jì)、科學(xué)項(xiàng)目制定、數(shù)據(jù)分析等方面進(jìn)行廣泛合作,正處于月球探索的前沿。7月18日 Science 雜志在線發(fā)表文章,列舉了中國(guó)探月工程 (CLEP) 自2007年啟動(dòng)以來(lái)所取得的成就,以及中國(guó)在未來(lái)30年繼續(xù)追尋月球秘密的計(jì)劃與展望 | 圖片來(lái)源:NAOC/CNSA
2019年1月3日,月球車(chē)玉兔二號(hào)與嫦娥四號(hào)著陸器成功分離,降落在了月球南極艾特肯盆地的馮卡門(mén)撞擊坑中。這是機(jī)器人第一次探訪月球的背面,正如50年前一樣,中國(guó)在這一次的“著陸”中掀起了月球探索的新篇章。
其實(shí),月球的神秘起源與演化是自然科學(xué)范疇內(nèi)最基本的問(wèn)題之一,科學(xué)家和工程技術(shù)人員對(duì)月球的探索歷久而彌新,迄今為止已發(fā)起一百多項(xiàng)探月計(jì)劃。21世紀(jì)以來(lái),各國(guó)間針對(duì)月球探索的競(jìng)賽愈演愈烈,其中,歐洲太空局 (ESA) 的SMART-1,日本的SELENE Kaguya,印度的Chandrayaan-1,美國(guó)的LCROSS,LRO,GRAIL,LADEE,以及中國(guó)的嫦娥一至四號(hào)探月器等正逐漸成為當(dāng)今世界月球探索的領(lǐng)路先驅(qū)。
中國(guó)的探月工程(嫦娥工程)制定于2004年,它被分為環(huán)月探測(cè),登月探測(cè)和回收探月器三個(gè)階段實(shí)施,即分別的主要任務(wù)為 : 繞月探測(cè)、實(shí)現(xiàn)月面軟著陸和自動(dòng)巡視勘察、實(shí)現(xiàn)無(wú)人采樣返回。2005年,探月工程的首位首席科學(xué)家歐陽(yáng)自遠(yuǎn)提出了月球探測(cè)的14個(gè)核心問(wèn)題[5]。2007到2019年間,中國(guó)成功完成了嫦娥一號(hào)到嫦娥四號(hào)的月球探測(cè)任務(wù)。這些任務(wù)的完成不但為今后的探月計(jì)劃提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)(比如,軌道設(shè)計(jì)、飛行器控制、高精度遙感通信技術(shù)、月球軟著陸等),還在月球探測(cè)領(lǐng)域獲得了重要的科學(xué)成果。具體來(lái)說(shuō),嫦娥一號(hào)和嫦娥二號(hào)獲得了分辨率為7米的全月圖像和月貌地形圖,首次分析了月球全球微波輻射,并且在月球的日夜交替處發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子加速現(xiàn)象。嫦娥三號(hào)的月球車(chē)發(fā)現(xiàn)了一種新的月球玄武巖。利用月球表面作為觀測(cè)平臺(tái),嫦娥三號(hào)還研究了恒星光變和地球電離層在紫外波段的變化。嫦娥四號(hào)實(shí)現(xiàn)了月球背面的首次實(shí)地勘測(cè),在臨近的芬森撞擊環(huán)攝取了噴發(fā)物殘?jiān)^而通過(guò)對(duì)其可見(jiàn)光和近紅外光譜的研究,展示了月球內(nèi)部的巖石結(jié)構(gòu)。為了評(píng)估在月球放置低頻率射電望遠(yuǎn)鏡的可行性,嫦娥四號(hào)還分析了月球背面的磁場(chǎng)情況,同時(shí)探測(cè)了由太陽(yáng)和其他射電源發(fā)出的低頻射電波
(0.1~40 MHz)。嫦娥五號(hào)計(jì)劃于2020年初執(zhí)行,它的科學(xué)目標(biāo)是判定月球火山活躍期結(jié)束的準(zhǔn)確時(shí)間,理解早期火山與晚期火山在礦物質(zhì)和巖石學(xué)上的差異,對(duì)月球熱演化和內(nèi)部演化提供一個(gè)全面的了解。為了實(shí)現(xiàn)這一科學(xué)目標(biāo),嫦娥五號(hào)將從月面風(fēng)暴洋(Oceanus Procellarum)北部的Mons Rumker攜帶樣本回地球。
在實(shí)現(xiàn)了上述“繞、落、回”三個(gè)目標(biāo)后,探月工程繼續(xù)制定了2030年的全新目標(biāo),探月計(jì)劃的重心也從空間技術(shù)轉(zhuǎn)向空間科學(xué)和空間應(yīng)用。這次的計(jì)劃主要包括勘測(cè)月球環(huán)境和資源,建立一個(gè)長(zhǎng)期的基礎(chǔ)研究站,驗(yàn)證月球資源開(kāi)發(fā)和利用的可行性等。基于上述目標(biāo),該計(jì)劃仍分三次執(zhí)行:嫦娥六號(hào)從南極攜帶標(biāo)本,嫦娥七號(hào)勘察南極地區(qū)環(huán)境和資源,嫦娥八號(hào)驗(yàn)證3D打印月球結(jié)構(gòu)等核心技術(shù)。在計(jì)劃執(zhí)行期間還將同時(shí)在月球上建造一個(gè)以機(jī)器人為基礎(chǔ)的科學(xué)研究站。與之相應(yīng)發(fā)展的技術(shù)包括:高精度定點(diǎn)著陸和高載荷著陸,對(duì)撞擊環(huán)永久避光地區(qū)的勘探,適應(yīng)極地惡劣環(huán)境的高智商機(jī)器人,全面控制月球科學(xué)研究站的智能操作系統(tǒng),分離萃取稀有氣體等。建成的月球研究站將負(fù)責(zé)月球資源的開(kāi)發(fā)和利用,并為今后的月球研究基地和人類(lèi)實(shí)地勘探月球做準(zhǔn)備。
2030年后,機(jī)器人探月和人類(lèi)登月實(shí)地考察將同步發(fā)展。隨著對(duì)月球科學(xué)本質(zhì)認(rèn)知的深入和月球資源開(kāi)發(fā)利用技術(shù)的發(fā)展,以及生物再生技術(shù)的支持,月球研究站將發(fā)展為可供宇航員短時(shí)停留甚至長(zhǎng)期工作的月球研究基地。
50年前的阿波羅計(jì)劃為人類(lèi)社會(huì)發(fā)展做出了積極的貢獻(xiàn)。中國(guó)愿意和各國(guó)攜手共建一個(gè)和諧的科學(xué)圈,共同探索太空,共享科學(xué)和技術(shù)成果,開(kāi)創(chuàng)人類(lèi)美好的未來(lái)。