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“嫦娥五号”特辑:中国探月工程之嫦娥一号和二号发射过程回顾

2020-11-18 22:22 作者:西昆仑Bruce  | 我要投稿

大家好,我是西昆仑Bruce。

今天我们来聊一聊我国的探月计划。

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探月背景:美国重启登月计划、中国''嫦娥五号''待飞

美丽嫦娥惊世行,苍穹浩瀚亮明灯。月球,自古就是人们心之向往的地方,嫦娥奔月、吴刚伐木等等故事在民间广为流传。

随着时间的推移,科技不断进步,古人对于''上九天揽月''的梦想,在如今来看,似乎正在逐步变成可能。对于''广寒宫''的内部乾坤,认识也是越来越清晰。

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从上世纪六十年代美苏争霸,实施登月计划开始,到现在已过去近五十年了。这五十年来,世界各国对于月球的探索似乎停滞了,不管之前是出于什么原因,如今无论是美国准备重启探月战略,还是我国将在本月底进行的''嫦娥五号''登月采样返回计划,好像都在预示着,''探月热''又开始兴起了。重返月球,开发月球资源,建立月球基地将成为世界航天活动的必然趋势和竞争热点。

我国自主的探月工程嫦娥计划,已经进行了16年的时间,在这次嫦娥五号即将启动之际,一起来回顾一下嫦娥号这些年所走过的轨迹。

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嫦娥一号:

现在是2020年11月,如果你想看一看月球的样子,你有很多的办法,你可以随便在网上搜索,因为有很多现成的照片;你也可以用市面上买到的高倍望远镜自己观测;甚至你用某些国产品牌的手机都可以拍到。

可是如果你想更细致地观察月球,那么你就需要离它更近,甚至接触它。而地月相距38万公里,要想接触到它,只能通过运载火箭把探测器送到月球。

这,谈何容易呢,截止2007年,人类共进行了122次的探月发射,只成功了59次,成功率只有48%。

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1970年4月24日,中国成功将第一颗人造地球卫星送上了太空,这颗卫星至今仍在近地轨道飞行;2003年 10月5日,神舟五号载人飞船将杨利伟送入太空;2004年我国首次月球探测工程启动,并将第一个奔向月球的探测器,命名为''嫦娥一号''。

嫦娥一号采用长征三号甲三级液体运载火箭,当时我们的发射平台、发射装置等等都是没问题的,可是摆在眼前的难度还剩一个,那就是测控。航天器进入太空之后,如何进行有效控制、如何判断是否还处于健康状态等,其间难度都是需要攻克的。

嫦娥一号是通过电磁波来进行控制,当时携带天线的发射功率只有20瓦,从38万公里传回地球的时候,本就微弱的信号,还混杂在人类使用电话等产生的电磁噪声之中。

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当时科学家们想到了一个很巧妙的办法,就是利用望远镜阵列,将北京、上海、昆明和乌鲁木齐四处的望远镜联合成为了一个口径超过3000公里的综合望远镜,可以成功锁定嫦娥一号。

于是嫦娥一号在2007年10月24日出发了。总重2.35吨,其中燃料1.2吨,身长18米。在接近月球的时候,它的速度达到了普通喷气式客机的10倍,因为月球质量较小,速度太快的话无法被引力捕获。经过一系列的技术操控,终于在经历12天的长途飞行之后,嫦娥一号顺利到达了预设轨道,开始进行预定的绕月飞行。

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嫦娥一号的主要目标是确定月球表面三维影像、分析月球表面元素含量和物质类型的分布特点、摸清月壤特性,以及探测地月之间的空间环境等。

2008年11月12日,嫦娥一号拍摄的中国第一幅全月影像图震撼发布,这是人类历史上第一次包含了月球南北两极的高清全月图。随后其他关于月球主要元素分布图等等的相继发布,标志着嫦娥一号的任务圆满成功。

2009年3月1日,超期服役的嫦娥一号,燃料所剩无几即将走向终点。对于它的处理办法,科学家们讨论纷纷,最后为了后续的嫦娥三号软着陆做准备,所以决定利用嫦娥一号进行硬着陆,也就是直接撞击月球。

当日下午14点,嫦娥一号减速抛向月球,经历了几分钟的时间,坠落在月球赤道的丰富海地区附近。

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嫦娥二号:

2010年10月1日,长征三号丙运载火箭,将嫦娥二号送往月球。当天是国庆节,央视一套的新闻联播甚至还在片头以画中画的形式,播出火箭点火升空的画面。

嫦娥二号,基本上就是一个嫦娥一号的升级版,主要是为了利用更先进的相机等设备,更近距离和清晰地观测月球表面。

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不过搭乘的运载火箭做了改动,三号丙比三号甲助推器更多,马力更足,这样直接让奔月轨道完全不同,一次加速可直奔月球,类似于田径比赛场上的标枪投射,而之前的嫦娥一号,因为马力不足,只能先绕地做椭圆轨道飞行,利用加速度把自己''甩出去'',有点类似于链球抛射。

有了强大的助推,仅仅用了五天的时间,嫦娥二号就抵达了月球。之后开始进行高清晰的拍摄,由于其携带的立体相机像素高出嫦娥一号17倍,加上最多可在近月15公里的轨道进行拍摄(嫦娥一号探月轨道离月球200公里),所以把之后嫦娥三号预设的着陆地点虹湾和雨海地区,进行了非常详细的观测,分辨率可以达到1.3米。

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本来进行到这一步,基本上嫦娥二号的主要任务就算进行的差不多了,因为它毕竟只是用来过渡的,科学家们将会把重心放在不久之后就要发射的嫦娥三号上面。

不过也许是科学家觉得这样''简单''的任务,不足以体现它的价值,所以给予了它额外的机会。

之前由于它一步到位直接到达月球,所以节省了大量的用于变轨的燃料,因此在拍摄任务完成之后,还有余力可以飞离月球,去进行更多的探测任务。

其中之一就是探究小行星图塔蒂斯。这颗学名小行星4179,又名''战神''的小行星,由于曾经多次近距离和地球擦身而过,直径较大,所以被列为危险小行星的名单。

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不过其行踪漂浮不定,美国曾经用雷达大致估算了它的大小,直径大约有四千米。这种级别如果和地球相撞,后果将不堪设想。(科学家们推测6500万年前恐龙灭绝,可能就是一个直径大约10千米的小行星撞击地球导致的。)

在经历195天的长途跋涉之后,嫦娥二号终于向着图塔蒂斯靠近了,2012年12月13日,在距离地球700万公里的地方,早就做好准备的嫦娥二号打开了相机,随后一个像长满瘤的花生一样的东西,进入了相机的视野,没错,那就是图塔蒂斯。

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二者之间最近距离只有870米,也就是说,如果嫦娥二号早0.3秒进入图塔蒂斯的轨道,就会被后者撞得粉碎。

这一次的擦身而过,让嫦娥二号成功拍摄了11张图塔蒂斯的光学影像照,这是人类有史以来第一次,可能也是最后一次拍摄到这颗小行星的图像。

终于超额完成了所有任务,地面再也没给它发出过任何指令。它就像一个深空的旅行者一样,漫步太空,之后连续飞行数亿公里,围绕太阳做椭圆轨道飞行。

据推测,大约在2028年左右,它会回归到地球附近。

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继续前行的''嫦娥'':

连续两颗探月飞行器的发射成功,让全世界看到了中国航天的进步和雄心,当时各国都在不断惊叹和佩服的时候,中国科学家们,却已经在紧张地进行嫦娥三号最后的调试。

因为前面这,对于我们来说,还只是完成了探月''绕、落、回''三部曲的第一步而已。

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站在2020年来回望,你会认为我国是全世界为数不多的,同时在月球和火星都有探测车的国家,可在当时,一切都还是充满未知的。

人们期待中的嫦娥三号月球软着陆会不会一举成功呢?甚至后续嫦娥四号的发射,又将完成什么样的壮举和贡献呢?我们下期再见。


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