裝備齊全能力過(guò)人

在漫長(zhǎng)的飛行后，“嫦娥三號(hào)”將實(shí)現(xiàn)中國(guó)對(duì)地外天體的首次“軟著陸”，就此開(kāi)啟真正的月球之旅，它渾身的精密裝備也將大展拳腳。

“軟著陸”，顧名思義，“嫦娥三號(hào)”并不會(huì)奮不顧身地投奔月球，而是慢慢地停下，每一步都經(jīng)過(guò)了科學(xué)的考量。

月球從一開(kāi)始就給了“嫦娥三號(hào)”考驗(yàn)，“軟著陸”是一個(gè)充滿驚險(xiǎn)的過(guò)程。“首先這是一個(gè)消耗燃料非常大的過(guò)程。月球車(chē)在懸停、避障時(shí)，需要對(duì)月面的地形、障礙物進(jìn)行辨識(shí)，避開(kāi)不利于垂直著陸的陡峭地形和大型的巖石等突出物。”楊宇光說(shuō)。

由于地月之間有38萬(wàn)公里的距離，無(wú)線電波走個(gè)來(lái)回也要2秒多，“軟著陸”的過(guò)程來(lái)不及由地面指令控制，需要完全靠計(jì)算機(jī)判斷，并且不可能完全預(yù)測(cè)。

最刺激的是在最后落月的瞬間。減速用的發(fā)動(dòng)機(jī)并不是一直工作到降落，而是在距離月面還有一定高度時(shí)就停止工作，但已經(jīng)將速度減到很低。最后“嫦娥三號(hào)”用很短的時(shí)間“掉”下去，但因?yàn)樗俣群艿停瑫r(shí)間很短，所以不會(huì)產(chǎn)生大的沖擊，也不會(huì)造成損壞。

“這個(gè)過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備就是月面到‘嫦娥三號(hào)’之間高度的測(cè)量，我們使用了與神舟飛船著陸類(lèi)似的技術(shù)，也就是用伽瑪射線發(fā)射到月面，用探測(cè)器探測(cè)反射的伽瑪射線來(lái)確定高度。只有精確測(cè)量這個(gè)高度，由此計(jì)算出落月速度，才能實(shí)現(xiàn)最后的精確關(guān)機(jī)。”楊宇光說(shuō)。

落月后，“嫦娥三號(hào)”將開(kāi)始漫長(zhǎng)的月球之旅，期間陪同它“探秘”的還有在世界上首次進(jìn)行科學(xué)探測(cè)的近紫外光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、極紫外相機(jī)和測(cè)月雷達(dá)。

楊宇光認(rèn)為，測(cè)月雷達(dá)的意義非常大，因?yàn)檫^(guò)去沒(méi)有能夠探測(cè)如此深度的月面巡視器。“我們所說(shuō)的月面的‘氦-3’資源——可用于將來(lái)的受控核聚變——以解決人類(lèi)的能源問(wèn)題，就存在于這個(gè)深度范圍內(nèi)。”

月球基本沒(méi)有大氣，長(zhǎng)期遭受宇宙輻射和各種粒子的沉積，因此研究月壤的結(jié)構(gòu)不但有助于研究月球本身的演化歷史，還可能發(fā)現(xiàn)有關(guān)太陽(yáng)系形成歷史的有用證據(jù)，甚至能幫助人類(lèi)預(yù)測(cè)地球、月球和太陽(yáng)系今后的演化，以便及早做出安排。

近紫外望遠(yuǎn)鏡安裝在“玉兔”號(hào)月球車(chē)的“母艙”——著陸器上。這對(duì)于月基天文學(xué)來(lái)說(shuō)是開(kāi)創(chuàng)性的，因?yàn)樵旅娴挠^測(cè)條件遠(yuǎn)比地球表面好，而著陸器的穩(wěn)定性也優(yōu)于地球軌道附近的天文望遠(yuǎn)鏡。

另外，“嫦娥三號(hào)”的遙測(cè)系統(tǒng)，可以將相機(jī)、雷達(dá)獲得的圖像、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，利用遙測(cè)系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)通過(guò)無(wú)線電波傳回地面。“嫦娥三號(hào)”本身不可能將樣本帶回，由于重量原因也沒(méi)有“好奇號(hào)”那樣可進(jìn)行各種詳細(xì)分析的實(shí)驗(yàn)室，但可以對(duì)月壤、月巖的采樣進(jìn)行初步的分析。

載入登月史冊(cè)

“嫦娥三號(hào)”無(wú)疑將在我國(guó)“繞、落、回”三步走的探月計(jì)劃中，寫(xiě)下濃重的一筆，開(kāi)啟一道厚重的探月之門(mén)。它將被載入人類(lèi)的登月史冊(cè)。

在此之前，同樣被銘記的還有美國(guó)阿波羅月球車(chē)和前蘇聯(lián)月球車(chē)。在“嫦娥三號(hào)”還未真正露面之前，它就已經(jīng)頻頻與這兩位“前輩”相提并論。

“阿波羅”是有人駕駛的月球車(chē)，不要求自動(dòng)化，且時(shí)間很短，單從月面巡視技術(shù)本身的角度來(lái)講難度不大。所以雖然行動(dòng)范圍很大，但不能說(shuō)明技術(shù)就更高。蘇聯(lián)月球車(chē)要靠地面團(tuán)隊(duì)遙控，兩個(gè)月球車(chē)任務(wù)都專門(mén)組織了地面團(tuán)隊(duì)進(jìn)行操控，在70年代對(duì)無(wú)人探測(cè)器來(lái)說(shuō)難度非常大。

楊宇光說(shuō)，“玉兔”號(hào)月面巡視器的構(gòu)造與目前美、歐設(shè)計(jì)制造的大部分天體表面巡視器的構(gòu)型是類(lèi)似的。都采用六輪結(jié)構(gòu)，這對(duì)于依靠自主運(yùn)行的月球車(chē)，保障其可靠行進(jìn)來(lái)說(shuō)是比較穩(wěn)妥的選擇。能源系統(tǒng)采用太陽(yáng)能電池板和蓄電池，不但為驅(qū)動(dòng)車(chē)輪行進(jìn)和科學(xué)探測(cè)儀器提供能源，也為月夜期間保溫提供保障。前端臂桿上安裝的相機(jī)，在行進(jìn)過(guò)程中需要進(jìn)行圖像識(shí)別，相當(dāng)于行進(jìn)過(guò)程中的“左右眼”。

在“嫦娥三號(hào)”之后，就要實(shí)施第三步的采樣返回計(jì)劃。那時(shí)的探測(cè)器不但需要著陸器，還要有能夠?qū)⒃氯馈⒃聨r樣品帶回來(lái)的返回艙，以及讓返回艙飛離月面并準(zhǔn)確返回降落的推進(jìn)系統(tǒng)。整個(gè)探測(cè)器將比“嫦娥三號(hào)”大得多，要靠未來(lái)在海南發(fā)射的“長(zhǎng)征五號(hào)”運(yùn)載火箭才能發(fā)射。

楊宇光告訴記者，“繞、落、回”這三步，對(duì)于整個(gè)探月來(lái)說(shuō)都屬于“探、登、駐”這三大步中的第一步“探”。第二步“登”就要實(shí)施載人登月計(jì)劃，這需要低軌道運(yùn)載能力達(dá)到一百噸級(jí)的巨型運(yùn)載火箭，可實(shí)施深空任務(wù)的載人飛船，以及載人的登月艙。這將是非常宏大的巨型工程項(xiàng)目。

在載人登月之后，第三大步“駐”是指建立長(zhǎng)期駐留的月球基地。那時(shí)的探月活動(dòng)將從探測(cè)階段進(jìn)入到應(yīng)用階段。也許會(huì)產(chǎn)生更多的直接經(jīng)濟(jì)效益。但目前還沒(méi)有解決月球長(zhǎng)期駐留、地月往返的經(jīng)濟(jì)性等關(guān)鍵問(wèn)題。

雖然”嫦娥三號(hào)”設(shè)計(jì)任務(wù)是90天，但因?yàn)楹教祜w行任務(wù)都根據(jù)一些不確定因素而留有余量，因此我們大可期待它運(yùn)行更長(zhǎng)時(shí)間、更廣范圍。