宗  和 “嫦娥一号”飞天是中国月球探测和深空探测的第一步 “嫦娥一号”将完成获取月球表面三维影像、分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点、探测月壤特性、探测地月空间环境四大科学任务首次在探月卫星上装载微波遥感装置  “嫦娥工程”分“绕、落、回”三阶段完成10月24日18时05分,在西昌,长征三号甲运载火箭托举着“嫦娥一号”卫星顺利升空,“嫦娥一号”开始了奔月之旅。“嫦娥”肩负四项使命承载亿万中国人梦想的“嫦娥一号”,这次执行四大科学任务。一是获取月球三维立体影像。“嫦娥一号”卫星将采取与其他国家不同的思路,搭载1台CCD立体相机和1个激光高度计,两者结合绘制完整细致的立体月球地图。通过月球地图,进一步分析可以划分月球表面的基本地貌和单元构造;进行月球撞击坑形态、大小、分布、密度等的测量和分析,为类地行星表面年龄的划分和早期演化历史的研究提供基本数据;勾画月球地质构造演化史等等。“嫦娥一号”预计在11月底首次“绘”出月球某个区域的图像,首张月球图像也将随后向社会公布。二是分析月面有用元素含量和物质类型的分布特点,即对月面有用元素进行探测,初步编制各元素的月面分布图。我国探月工程首席科学家欧阳自远介绍说,月球上有很多资源对地球的未来将会有非常大的支撑作用,而这些资源到底有多少?分布怎样?需要进行探测。月球表面的斜长岩富含硅、铝、钙、钠等元素;克里普岩富含钾、铀、钍、稀土元素和磷,初步估算月岩中的稀土元素资源量可达225亿~450亿吨,铀的资源量50亿吨。玄武岩含钛铁矿可达25%(体积),矿石中富含二氧化钛近100万亿吨;月壤中富含各种气体,可用于维持永久性月球基地。美国于1998年开始探测月球的资源,这也是世界探月的新方向。美国分析了5种元素的分布图,我国力争做到14种。三是探测月壤特性。这个任务的终极目标是替人类寻找新的能源。石油、天然气、煤炭迟早都要耗光,氦-3是可控核聚变的第二代燃料。利用微波辐射计探测月壤厚度及其分布,分析月壤成熟度与表面年龄的关系,概略估算月球表面氦-3的资源量,进行一次由空间到实地的详细勘察,为人类未来利用月球核能奠定坚实的基础。四是探测地月空间环境,将记录原始太阳风数据,研究太阳风和月球的相互作用,深人认识空间物理现象对地球空间以及对月球空间的影响。这是我国第一次探测距离地球40万公里范围内的空间环境,太阳风等空间环境因素对人类的生活和航天活动都有很大影响。目前国内仅监测过7万公里以内的空间环境,“嫦娥一号”将首次探测远至4万至40万公里间的空间环境,这些关键科学数据,对今后深空探测器的环境防护设计具有重要的参考价值。8类仪器各显神通“嫦娥一号”根据探测任务的要求分为卫星平台和有效载荷两大部分。基本平台选用“东方红”三号卫星平台,但是又根据月球探测任务需要进行了技术改进。“嫦娥一号”上面搭载了8类探测仪器共24件设备,都是由我国科技人员自行设计和研制。这8类仪器,包括CCD立体相机、激光高度计、干涉成像光谱仪、伽马射线谱仪、X射线谱仪、微波探测仪、太阳高能粒子探测器和低能离子探测器等。这些设备在我国都属首次使用,有的是世界首创。CCD相机和激光高度计共同承担月球表面三维影像探测任务。CCD立体相机同时对卫星飞行的前方、下方和后方进行拍照,形成三维影像。卫星进入环月轨道后,激光高度计首先向月面发射激光束,并立刻用望远镜把反射回来的光束变成电信号;接收信号的电路盒将迅速进行计算,得出该探测点的月球海拔高度。激光高度计完成绕月旅行,月面每个探测点(包括南北极的黑暗深坑)的海拔高度就一清二楚了。这些数值与CCD立体相机拍摄的高精度图像相叠加,就是一幅完整而精确的月球立体地形图。干涉成像光谱仪、伽马/X射线谱仪共同承担月表化学元素与物质探测任务。干涉成像光谱仪用于获取月面光波图谱;伽马/X射线谱仪用于探测月球表面元素,两种仪器所获得的数据结合起来,就可以绘制各元素的全月球分布图,月球岩石、矿物和地质学专题图等,发现各元素在月表的富集区,评估月球矿产资源的开发利用前景等。微波探测仪承担月壤厚度探测任务。这次“嫦娥一号”携带微波探测仪是世界上首次在探月卫星上装载微波遥感装置,用以实现对月面更为细致深入的探测,并将对所发回的数据进行反演和解析。微波探测仪除用于获取月壤厚度信息外,还能给出月球背面的亮度温度图和月球两极地面的信息。这是世界上首次采用微波遥感手段对月球进行探测,有望取得新的发现,已引起国际同行的高度重视。太阳高能粒子探测器和低能离子探测器则是进行地月空间环境探测。太阳高能粒子探测器负责捕获太阳宇宙线高能粒子如质子、重离子和电子等;而低能离子探测器则负责捕获太阳风中的低能离子体,并以此为基础研究地月空间环境。它们共同研究太阳风和月球的相互作用,深人认识空间物理现象对地球空间以及对月球空间的影响。在成功发射之后,“嫦娥一号”将陆续完成地月转移、近月制动等一系列飞行“高难度动作”,其携带的8类科学探测设备也将陆续迎来“一展身手”的时刻。迈出深空探测第一步上世纪50年代末至70年代,美、苏两国凭借自己在航天领域的优势,展开月球探测的竞争。月球探测经过近40年的平静之后,在21世纪进入了新的一轮热潮。2004年1月14日,美国提出了重返月球计划;稍早些时候,欧洲制定了月球和火星探测的“曙光女神”计划,印度也宣布开展月球探测活动。今年9月14日,日本发射了“月亮女神”进行绕月探测活动。这么多国家几乎同时开始关注月球探测,具有多方面的原因。首先是政治因素。以月球探测为起步的深空探测工程,集成了大量高精尖技术成果,需要大量资金支持,被公认为是一个国家技术水平和经济实力的集中展示,可以极大地鼓舞和振奋民族精神。其次是月球研究的科学价值。月球是研究天文学、空间科学、地球科学、遥感科学、生命科学与材料科学的理想场所。月球探测有助于人类对月球、地球和太阳系起源及演化的研究等科学问题进行研究。第三是资源因素。月球上有丰富的资源,将对人类社会的可持续发展产生深远影响。技术带动因素也不容忽视。实施探月工程将强有力地带动信息技术、新能源技术、新材料技术等高新技术的发展。当然还有经济发展因素。通过对航天探测技术的消化、优化和二次开发,会有力带动整个科技的发展与经济繁荣。进入21世纪,当经济实力和航天技术都有了一定基础之后,我国决定开展深空探测活动,并以无人月球探测作为起步。2004年经国务院立项的中国月球探测计划即“嫦娥工程”,主要分“绕、落、回”三个阶段:2004~2007年为“绕”的阶段,主要目标是发射“嫦娥一号”卫星,对月球进行全球性、整体性和综合性探测,探测寿命一年;2007~2012年为“落”的阶段,主要目标是实现月球表面软着陆与月球巡视探测;2012~2017年为“回”的阶段,主要目标是实现月球表面软着陆并采样返回。中国月球探测计划从立项到“嫦娥一号”发射仅用了3年多时间。“嫦娥一号”飞天是中国月球探测和深空探测的第一步,将开创我国航天史上的多项第一,对填补我国在深空探测领域的空白,推动我国科学技术整体水平的提高,提升综合国力、增强民族凝聚力、培育国民开拓创新精神等都有重要意义。所取得的成果,也将为国际空间研究提供宝贵的成果。从地球摇篮,到月球,再到更遥远的深空,中国人正向世界显示着自己的能力。(2007.10.27,地质勘查导报,3版)

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