瞭解中國發射首個月球任務

50年前的這個月,美國宇航局的“阿波羅8號”任務首次允許人眼直接觀察月球的背面。直到1959年,蘇聯月球3號任務傳送了灰色風景的黑白圖像,幾十億年來,這些圖像都是空閒的,幾乎沒有變化。但是下一部對這塊無人跡象的土地的探索預計會掀起一點長久以來的月球塵埃。

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嫦娥任務的一部分

這次,我國的一枚長征3B火箭發射了一艘宇宙飛船,它將嘗試在月球遠側的第一次軟著陸:嫦娥-4。這艘飛船預計在1月1日至3日之間的某個時候登陸,經過為期五天的月球巡航、月球軌道插入和幾次航向修正,以便為12月底在馮卡門隕石坑的登陸點上空的日出做準備。

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自20世紀初啟動月球計劃以來,中國迅速發展成為自1976年蘇聯月球24號取樣返回任務以來唯一在月球上軟著陸(而不是故意撞擊)的國家。2013年12月,嫦娥三號登陸車和漫遊車在母神廟成功著陸後,中國成為第三個實現登月的國家。這一成功使我國能夠重新利用同時製造備用航天器,以進行更加雄心勃勃的任務。

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2015年,我國宣佈,備用的嫦娥四號宇宙飛船,一個著陸器和小型漫遊車,將用於在月球背面著陸的開拓性任務——由於它的複雜性,這一壯舉從未嘗試過。

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這艘總質量接近4公噸的宇宙飛船將攜帶8種儀器和科學有效載荷。這些工具將用於低頻無線電實驗,利用月球屏蔽地球無線電信號雜音的獨特無線電靜音遠側。嫦娥四號上的科學實驗還將研究太陽風粒子與月球表面的相互作用,從地面進行地質分析,並對礫石和岩石進行礦物學研究。參加這次飛行的有我國各大學學生設計的第一個月球生物圈實驗,該實驗由一個裝有蠶卵、馬鈴薯種子和擬南芥(一種廣泛用於太空研究的開花植物)的罐子組成。有了水、空氣和有機物的營養,科學家們將研究第一批生命的呼吸和光合作用以航行到遠處的表面。

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由於潮汐鎖定現象,在月球背面著陸和操作航天器特別具有挑戰性。隨著時間的流逝,地球引力的影響已經減慢了月球的自轉週期,使之與繞地球軌道運行所需的時間相等。因此,月球的同一面總是面對著我們地面上的人。為了向對方發送命令,像嫦娥-4這樣的任務需要一些創新的通信解決方案。為了在著陸期間和之後與航天器取得聯繫,中國於5月發射了一顆中繼衛星,名為“鵲橋”,衛星上裝有大型拋物面天線。這顆衛星位於離月球65000至85000公里的穩定點,即第二地球-月球拉格朗日點。從這個棲息地,雀橋與陸地地面站和嫦娥-4的著陸點都享有恆定的視線。

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付出更多的努力是值得的。這項任務不僅允許太空觀測沒有來自地球的電磁干擾,而且月球的遠側也有望洞察月球和地球的歷史和演變。幾十年來,科學家們一直渴望研究被稱為南極-艾特肯盆地的廣闊區域,從南極一直延伸到艾特肯火山口。艾特肯盆地直徑約2500公里,深12公里,是太陽系最大、最古老的撞擊坑之一。這個地區的地面可能含有來自月球深部地幔的裸露物質,這些物質在幾十億年前的大沖擊中被推向地表。考慮到許多天文學家相信月球是由與地球相同的物質構成的,SPA盆地可能提供關於原地球是什麼樣的信息,就在形成月球的理論碰撞之後。在那次碰撞之後的某個時候,生命生根發芽,而月球的遠側可以給這個謎題添加神秘面紗。

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隨著我國在未來50年左右的時間裡準備執行三次月球表面探測任務,我國很可能成為月球探測的重要全球領導者。嫦娥四號任務的數據將提供給中國以外的科學家,航天器攜帶著來自德國和瑞典的儀器,作為包括荷蘭和沙特阿拉伯在內的國際合作的一部分。

布朗大學地質學教授詹姆斯·海德說:“這次任務的成功完成將使中國成為國際月球探測的領導者。”“[他們]已經向國際空間站提供了使用中繼衛星基礎設施的機會。” 中國的月球任務正處在我們對天體鄰居重新感興趣的浪潮的前面,NASA、歐洲航天局、俄羅斯和印度都在努力在未來幾年完成各種機器人和人員任務。然而,隨著今天早些時候的發射,中國的計劃正在成形,並且嫦娥七號的計劃已經在進行中,嫦娥七號是一個技術演示者,用於測試長期目標的可行性,比如水冰或金屬的原位資源利用。

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亨特說:“每到月球上的新任務都會帶來驚喜。”“嫦娥4號不僅是一項巨大的技術成就,而且無疑將帶來新的發現和驚喜。”


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