“嫦娥五號”特輯:中國探月工程之嫦娥一號和二號發(fā)射過程回顧
大家好,我是西昆侖Bruce。
今天我們來聊一聊我國的探月計劃。

探月背景:美國重啟登月計劃、中國''嫦娥五號''待飛
美麗嫦娥驚世行,蒼穹浩瀚亮明燈。月球,自古就是人們心之向往的地方,嫦娥奔月、吳剛伐木等等故事在民間廣為流傳。
隨著時間的推移,科技不斷進步,古人對于''上九天攬月''的夢想,在如今來看,似乎正在逐步變成可能。對于''廣寒宮''的內部乾坤,認識也是越來越清晰。

從上世紀六十年代美蘇爭霸,實施登月計劃開始,到現(xiàn)在已過去近五十年了。這五十年來,世界各國對于月球的探索似乎停滯了,不管之前是出于什么原因,如今無論是美國準備重啟探月戰(zhàn)略,還是我國將在本月底進行的''嫦娥五號''登月采樣返回計劃,好像都在預示著,''探月熱''又開始興起了。重返月球,開發(fā)月球資源,建立月球基地將成為世界航天活動的必然趨勢和競爭熱點。
我國自主的探月工程嫦娥計劃,已經(jīng)進行了16年的時間,在這次嫦娥五號即將啟動之際,一起來回顧一下嫦娥號這些年所走過的軌跡。

嫦娥一號:
現(xiàn)在是2020年11月,如果你想看一看月球的樣子,你有很多的辦法,你可以隨便在網(wǎng)上搜索,因為有很多現(xiàn)成的照片;你也可以用市面上買到的高倍望遠鏡自己觀測;甚至你用某些國產品牌的手機都可以拍到。
可是如果你想更細致地觀察月球,那么你就需要離它更近,甚至接觸它。而地月相距38萬公里,要想接觸到它,只能通過運載火箭把探測器送到月球。
這,談何容易呢,截止2007年,人類共進行了122次的探月發(fā)射,只成功了59次,成功率只有48%。

1970年4月24日,中國成功將第一顆人造地球衛(wèi)星送上了太空,這顆衛(wèi)星至今仍在近地軌道飛行;2003年 10月5日,神舟五號載人飛船將楊利偉送入太空;2004年我國首次月球探測工程啟動,并將第一個奔向月球的探測器,命名為''嫦娥一號''。
嫦娥一號采用長征三號甲三級液體運載火箭,當時我們的發(fā)射平臺、發(fā)射裝置等等都是沒問題的,可是擺在眼前的難度還剩一個,那就是測控。航天器進入太空之后,如何進行有效控制、如何判斷是否還處于健康狀態(tài)等,其間難度都是需要攻克的。
嫦娥一號是通過電磁波來進行控制,當時攜帶天線的發(fā)射功率只有20瓦,從38萬公里傳回地球的時候,本就微弱的信號,還混雜在人類使用電話等產生的電磁噪聲之中。

當時科學家們想到了一個很巧妙的辦法,就是利用望遠鏡陣列,將北京、上海、昆明和烏魯木齊四處的望遠鏡聯(lián)合成為了一個口徑超過3000公里的綜合望遠鏡,可以成功鎖定嫦娥一號。
于是嫦娥一號在2007年10月24日出發(fā)了。總重2.35噸,其中燃料1.2噸,身長18米。在接近月球的時候,它的速度達到了普通噴氣式客機的10倍,因為月球質量較小,速度太快的話無法被引力捕獲。經(jīng)過一系列的技術操控,終于在經(jīng)歷12天的長途飛行之后,嫦娥一號順利到達了預設軌道,開始進行預定的繞月飛行。

嫦娥一號的主要目標是確定月球表面三維影像、分析月球表面元素含量和物質類型的分布特點、摸清月壤特性,以及探測地月之間的空間環(huán)境等。
2008年11月12日,嫦娥一號拍攝的中國第一幅全月影像圖震撼發(fā)布,這是人類歷史上第一次包含了月球南北兩極的高清全月圖。隨后其他關于月球主要元素分布圖等等的相繼發(fā)布,標志著嫦娥一號的任務圓滿成功。
2009年3月1日,超期服役的嫦娥一號,燃料所剩無幾即將走向終點。對于它的處理辦法,科學家們討論紛紛,最后為了后續(xù)的嫦娥三號軟著陸做準備,所以決定利用嫦娥一號進行硬著陸,也就是直接撞擊月球。
當日下午14點,嫦娥一號減速拋向月球,經(jīng)歷了幾分鐘的時間,墜落在月球赤道的豐富海地區(qū)附近。

嫦娥二號:
2010年10月1日,長征三號丙運載火箭,將嫦娥二號送往月球。當天是國慶節(jié),央視一套的新聞聯(lián)播甚至還在片頭以畫中畫的形式,播出火箭點火升空的畫面。
嫦娥二號,基本上就是一個嫦娥一號的升級版,主要是為了利用更先進的相機等設備,更近距離和清晰地觀測月球表面。

不過搭乘的運載火箭做了改動,三號丙比三號甲助推器更多,馬力更足,這樣直接讓奔月軌道完全不同,一次加速可直奔月球,類似于田徑比賽場上的標槍投射,而之前的嫦娥一號,因為馬力不足,只能先繞地做橢圓軌道飛行,利用加速度把自己''甩出去'',有點類似于鏈球拋射。
有了強大的助推,僅僅用了五天的時間,嫦娥二號就抵達了月球。之后開始進行高清晰的拍攝,由于其攜帶的立體相機像素高出嫦娥一號17倍,加上最多可在近月15公里的軌道進行拍攝(嫦娥一號探月軌道離月球200公里),所以把之后嫦娥三號預設的著陸地點虹灣和雨海地區(qū),進行了非常詳細的觀測,分辨率可以達到1.3米。

本來進行到這一步,基本上嫦娥二號的主要任務就算進行的差不多了,因為它畢竟只是用來過渡的,科學家們將會把重心放在不久之后就要發(fā)射的嫦娥三號上面。
不過也許是科學家覺得這樣''簡單''的任務,不足以體現(xiàn)它的價值,所以給予了它額外的機會。
之前由于它一步到位直接到達月球,所以節(jié)省了大量的用于變軌的燃料,因此在拍攝任務完成之后,還有余力可以飛離月球,去進行更多的探測任務。
其中之一就是探究小行星圖塔蒂斯。這顆學名小行星4179,又名''戰(zhàn)神''的小行星,由于曾經(jīng)多次近距離和地球擦身而過,直徑較大,所以被列為危險小行星的名單。

不過其行蹤漂浮不定,美國曾經(jīng)用雷達大致估算了它的大小,直徑大約有四千米。這種級別如果和地球相撞,后果將不堪設想。(科學家們推測6500萬年前恐龍滅絕,可能就是一個直徑大約10千米的小行星撞擊地球導致的。)
在經(jīng)歷195天的長途跋涉之后,嫦娥二號終于向著圖塔蒂斯靠近了,2012年12月13日,在距離地球700萬公里的地方,早就做好準備的嫦娥二號打開了相機,隨后一個像長滿瘤的花生一樣的東西,進入了相機的視野,沒錯,那就是圖塔蒂斯。

二者之間最近距離只有870米,也就是說,如果嫦娥二號早0.3秒進入圖塔蒂斯的軌道,就會被后者撞得粉碎。
這一次的擦身而過,讓嫦娥二號成功拍攝了11張圖塔蒂斯的光學影像照,這是人類有史以來第一次,可能也是最后一次拍攝到這顆小行星的圖像。
終于超額完成了所有任務,地面再也沒給它發(fā)出過任何指令。它就像一個深空的旅行者一樣,漫步太空,之后連續(xù)飛行數(shù)億公里,圍繞太陽做橢圓軌道飛行。
據(jù)推測,大約在2028年左右,它會回歸到地球附近。

繼續(xù)前行的''嫦娥'':
連續(xù)兩顆探月飛行器的發(fā)射成功,讓全世界看到了中國航天的進步和雄心,當時各國都在不斷驚嘆和佩服的時候,中國科學家們,卻已經(jīng)在緊張地進行嫦娥三號最后的調試。
因為前面這,對于我們來說,還只是完成了探月''繞、落、回''三部曲的第一步而已。

站在2020年來回望,你會認為我國是全世界為數(shù)不多的,同時在月球和火星都有探測車的國家,可在當時,一切都還是充滿未知的。
人們期待中的嫦娥三號月球軟著陸會不會一舉成功呢?甚至后續(xù)嫦娥四號的發(fā)射,又將完成什么樣的壯舉和貢獻呢?我們下期再見。