Go homepage(回首页) Upload pictures (上传图片) Write articles (发文字帖)
The author:(作者)hpmailerpublished in(发表于) 2013/12/1 20:42:36 嫦娥之父揭秘探月细节：玉兔拍摄范围没海淀大
明天凌晨，嫦娥三号就将携带"玉兔"奔向月球并完美"落月"，实现我国千百年来从月球看天文的梦想。而"嫦娥"和"玉兔"将如何在月面开展工作？它们会面临什么困难？又将带给我们什么亮点和惊喜？成为人们最为关心的问题。
被誉为"嫦娥之父"的中国月球探测工程首席科学家欧阳自远，就此进行了一一详解。此外，人们普遍认为在落月过程中会出现"黑障区"，欧阳自远也对此做出了新的解释。
探月战略18年前已提出
早在1995年，嫦娥三号探测的战略就已基本确定。欧阳自远表示，在1999年至2000年间经过多次讨论，终于确定了中国月球探测分为三个大阶段，即不载人月球探测阶段、载人登月阶段、建立月球基地阶段，创造可供人居住、生活、工作、实验的条件，浓缩起来就是"探""登""驻"。
其中，第一阶段无人月球探测，"探"又分为三步走：第一步就是要到月亮上去，通过发射月球卫星，整体全面地，哪怕是粗略地了解月球。
中国人从来没有真正脱离过地球，不管是发射了100多颗卫星还是载人航天器都是被地球控制着，绕地球转动。而嫦娥一号不同，它脱离了地球到达了另一个天体。
第二步称为落月探测，主要是做一些精细探测，就是此次嫦娥三号肩负的任务。
无人月球探测的第三步是取样返回，卫星不光要飞到月球，还要自动回来。发射小型采样返回舱，进行就位勘察，采集关键性月球样品返回地球，进行系统深入研究。
"玉兔"拍摄范围还没海淀区大
所有国家的月球车都选择在月球正面着落，这是因为可以保证观测清晰和信号通畅。
例如此次嫦娥三号将在月球虹湾区着陆，虹湾区地处月球的北半球、西半球，是在月球正面的雨海的西北角。欧阳自远解释说，月球正面其实就是月球朝向地球的这一面，月球自转一周及绕地球一周的周期约为28天，地球上的人永远只能看到月亮的一半。
在"嫦娥"落月后，"玉兔"就从中驶出，开始逐一完成它的使命了。"玉兔"在登月后的主要任务就是探测月球土壤、地下结构等。"玉兔"的运动速度很慢，时速约200米。因此当月球车从着陆器上出来后，其实也走不了多远，拍摄下的区域还没有海淀区(全区面积430.8平方公里)大。
"玉兔"的探测工作主要是通过下面安装的雷达，一边走一边探测月面及月面下，不但可以研究月球表面的化学成分、矿物质，还可以分析土壤地下结构是怎样的、未来资源状态等，这都是其他国家没做过的。
此外，月球车上安装有粒子激发X射线谱仪，目的是为了做化学成分分析，而红外光谱仪则是测月壤矿物的，可以大概猜到这一区域月表的年龄历史等。据欧阳自远介绍，过去全世界做了120次月球探测，但要么是着陆器下去，要么是月球车下去。而像嫦娥三号这样，月球车和巡视探测相结合的联合探测是别人没做过的。
欧阳自远表示，由于月球土壤裸露多年，形成了约10米左右的土壤层，土壤资源是很丰富的。
但他遗憾地表示，这次嫦娥三号不能带太多仪器上去，因此并没有采样功能，只能进行初步的测定分析。因此，进一步细致研究的任务就留给了肩负取样任务的嫦娥五号了，到时候嫦娥五号将会选择新的地区进行新的探索取样，一定不会再是虹湾区了，取回后全国将分工、开放地对样品进行研究实验。
"玉兔"三大工作观天看地测月
"玉兔"最大的亮点是将完成科学上的三件事，即观天、看地、测月。过去，从来没人单独做过这些研究，更别说是联合探究。欧阳自远表示："从月球看天文是全世界梦寐以求的，嫦娥一号及嫦娥二号是卫星，是从天上拍，表明中国人有能力到达月球，而嫦娥三号则是落月，是在月面上拍，可以证明我们有能力安全着陆了，这在技术上是一大进步。"
为完成观天任务，嫦娥三号也是带着秘密武器登月。安装在嫦娥三号着陆器上的月基天文观测仪不需要进行大气矫正、电离层矫正等，就可以获取清晰、分辨率高的图像。
此外，"玉兔"要做的第二件事就是"看地"。月球上一天是地球上的一个月，月亮上的一个白天就相当于地球上的14天多，因此，在月亮上一个白天相当于连续看地球十四五圈儿。通过"看地"，可以看到地球等离子体层密度变化，这可以反映出地球环境变化。此外，通过"看地"分析出全球土壤层厚度、晨昏线环境变化等是卫星很难做到的。因为卫星一般来讲都是在地球外面一圈圈飞，并不能及时飞到需要观测的地区去，提供需要的画面。
"玉兔"将完成的第三个工作就是测月，这也是一大亮点，即在月球车上做次表层土壤层结构分析。虽然我们选择哪里着陆都可以，但对虹湾区进行测月是没做过的。着陆器上还有仪器测土壤、矿物质等。
欧阳自远透露： "别看现在几大有效载荷分工清晰，我们花了两三年的时间才定下来这些仪器。因为设计很困难，没有完全的把握。"
嫦娥三号将在月球软着陆
据欧阳自远解释，嫦娥三号在工程上的最大难点无疑是软着陆。虽然嫦娥一号也是着陆，但是撞得粉碎，是硬着陆。此次不但要求嫦娥三号软着陆，还要在月面干活，这就是双重任务。
由于月球是真空的，在嫦娥三号降落时的最大难点就是不能用降落伞。欧阳自远解释，一个东西掉下来是有重力加速度的，速度本身就很快，地球上1秒增加9.8米，而月球虽然引力小但也一样，因此需要很多发动机安装在着陆器上。反推装置可以让嫦娥三号一边往上推一边往下掉。
嫦娥三号到了距月球100米的时候将悬停，找好地方，着陆器下面的相机会告诉它需要挪向哪里、如何平移等等。这时，计算机再告诉着陆器可以下降了。等到了4米高时悬停，随后开始自由落体掉下。着陆器的4条腿插在地上调整好后，月球车就走出来开始充电调整，并开始行走。
嫦娥三号的另一技术难点就是过夜。月球真空温度低达零下180℃，而地球最多零下四五十度。电子学仪器需要保温到零下40℃以上才不会损坏。
然而，加温需要热源，而相当于地球14天的月夜没有太阳，漆黑一片。这时候就需要核电池，它可以在月球工作几十年。未来我国去火星或更远的地方，基本上都要使用核电池。
嫦娥三号不会遇到"黑障区"
欧阳自远解释，有人认为嫦娥三号在落月过程中会出现信号中断的"黑障区"，其实这是概念上的错误。"黑障区"只有通过大气层才会有，但月球是真空的，飞往月球过程中并不会出现黑障区。例如，"神十"在返回地球的时候，因为速度极快，燃烧的高温才能使通讯信号中断。
当然，嫦娥三号在落月过程中确实会出现一个阶段信号消失的情况，但这和黑障区是两个概念。在某一时段，由于距离远，加之月球地形特殊，因此短时间看不见嫦娥三号是正常的。这段时间，嫦娥三号只能依靠自己的计算机信号来判定落月轨道。目前从国际上来看，其他国家也都差不多，这段无信号时间的长短主要是看落月的角度设计，但这对结果并无太大影响，关键是看测控能力。
落月点要求精密才不会掉进“月坑”
“目前我国对月球的认知还停留在美国阿波罗计划成果的基础上。”欧阳自远坦言，“当时阿波罗采回了6个地区的样品，我国的科研人员都是在这个基础框架上继续研究的。”
每个国家研究内容方向不同，因此也有些新的发现。此外，嫦娥一号拍摄的全月影像图也对全世界月球的认知起到很大的影响，现在也有很多国家想要。全月影像图无空隙全覆盖拼接，色调一致，因为不同天数、时间段太阳照射情况不一样，因此色调一致是很难得的。此外，我国的全月图完全按照测绘要求编制，变形最小。
嫦娥二号作为嫦娥三号的先导星，为保障嫦娥三号“落”得安全，不至于掉到大的月坑里，已经用CCD立体相机对虹湾地区进行了局域超高分辨率立体成像。
嫦娥二号实际获得的全月图分辨率为7米，通俗地来讲，嫦娥二号拍摄的7米全月图比足球场还大，但这还是不行，虹湾局部地区分辨率约为1米，这样我们才可以有把握把嫦娥三号落在虹湾区上。
本版文/特约记者王月记者李文姬
欧阳自远简介
欧阳自远是我国著名的天体化学与地球化学家，中国月球探测工程首席科学家，中国科学院院士、第三世界科学院院士、国际宇航科学院院士。
现任中国科学院地球化学研究所研究员，国家天文台高级顾问，是我国天体化学领域的开创者。他积极参与并指导中国月球探测的近期目标与长远规划的制订，具体设计国内首次月球
探测的科学目标与载荷配置和第二、三期月球探测的方案与科学目标，是中国月球探测工程的首席科学 家，被誉为“嫦娥之父”。
▲2010年12月28日，中国科学院院士、中国探月工程首席科学家欧阳自远在重庆科技馆作航天科普报告 图/东方IC
赞