月球是地球唯一的一颗天然卫星,距地球平均距离38万公里。月球内部由月核(半径700公里)、月幔(半径1000公里)和月壳(厚度70公里)组成,与地球相似。由于没有大气层,月球表面岩石受到各种小天体频繁撞击后,形成了一层厚度大约在3至20米之间的月壤。月球内部的地质构造活动历史集中在距今46亿至31.5亿年前,其内部能量也已于这一时期消耗殆尽,因此月球上没有明显的磁场存在。自距今31.5亿年以来,月球实际上只是一个固化的岩石躯壳在围绕地球旋转。
1959年以前,人类对月球只能用望远镜和裸眼进行观察。1959至1976年,美国和前苏联先后向月球发射了80多个月球探测器,其中有45个取得成功。1969年7月,美国阿波罗11号飞船登月成功,首次实现了人类登月的梦想。1976年以后的18年,由于多方面原因,人类月球探测进入一个宁静期。这一期间,世界各国均未对月球进行新的探测。1994和1998年,美国成功发射“克莱门汀”和“月球勘探者”号月球探测器,对月球形貌、资源、水冰等进行了探测,标志“又快、又好、又省”的月球探测新时代的开始。
中国探月工程于今年正式启动实施,探月工程分“绕”、“落”、“回”三个阶段。作为深空探测的第一步,计划在2007年前发射第一颗探月卫星,实现绕月飞行的目标;争取分别在2010年前和2020年前实现“落”和“回”的目标。根据我们国家的科学技术进步水平、综合国力和国家整体发展战略以及参考世界各国“重返月球”战略目标和实施计划,我国的月球探测应以不载人为宗旨。“是探月,不是登月。”代号为“嫦娥工程”的中国月球探测计划正在紧张有序地进行着,中国首次探月活动有可能在今后未来三年左右的时间内实现。
国家航天局早在2001年就开始组织科学家和相关科研单位,对中国探月工程开展了工程的前期论证和方案设计工作;最近两年又进行了技术方案的论证,并对工程的关键技术进行了攻关。现在一切都在按照预定的要求按部就班地进行着,且已进入了工程的研制阶段。我国目前正在进行的月球探测一期工程——“嫦娥一号”工程,将大部分采用现有的成熟技术,一般情况下不存在无法攻克的技术难题。中国将利用现有成熟技术并在此基础上作适应性修改,以满足绕月飞行条件。有消息说,绕月探测卫星将在“东方红三号”卫星上安装探月专用仪器;运载火箭将以“长征三号甲”火箭为基础进行改进;发射场有可能选择在西昌卫星发射中心;卫星测控任务则由卫星测控网和天文观测网联合承担但由于这一工程的目标是发射一颗月球探测卫星并使其能绕月旋转,而研制这一卫星里面的所有设备,以及轨道、运载、测控、地面接收等一系列系统的建立,还需要花费大量时间。因此,要实现首次探月这一目标估计在3年左右时间才能实现。
我国月球探测工程主要有四大任务。其一、获取月球表面三维立体影像,精细划分月球表面的基本构造和地貌单元,进行月球表面撞击坑形态、大小、分布、密度等的研究,为类地行星表面年龄的划分和早期演化历史研究提供基本数据,并为月面软着陆区选址和月球基地位置优选提供基础资料等;其二、分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点,主要是勘察月球表面有开发利用价值的钛、铁等14种元素的含量和分布,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;其三、探测月壤厚度,即利用微波辐射技术,获取月球表面月壤的厚度数据,从而得到月球表面年龄及其分布,并在此基础上,估算核聚变发电燃料氦-3的含量、资源分布及资源量等;其四、探测地球至月亮的空间环境。月球与地球平均距离为38万公里,处于地球磁场空间的远磁尾区域,卫星在此区域可探测太阳宇宙线高能粒子和太阳风等离子体,研究太阳风和月球以及地球磁场磁尾与月球的相互作用等。
我国月球探测近期规划共分为“绕”“落”和“回”三个阶段。“绕”就是研制和发射中国第一颗月球探测卫星,对月球进行全球性、整体性与综合性探测,以获取月球的三维立体图像等;“落”就是发射月球软着陆器,试验月球软着陆和月球车巡视勘察,就地对月球进行探测,并开展月基天文观测等;“回”就是不仅向月球发射软着陆器,而且发射小型采样返回舱,采集关键性月球样品返回地球。
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