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中國探月創造歷史,雖遲42年,卻最可能大獲全勝

在成功發射26天之後,嫦娥四號終於傳來了令國人振奮的好消息。2019年1月3日10時26分,嫦娥四號探測器自主著陸在月球背面南極-艾特肯盆地內的馮·卡門撞擊坑內,實現人類探測器首次月背軟著陸,並通過「鵲橋」中繼星傳回了世界第一張近距離拍攝的月背影像圖,第一次揭開了古老月背的神秘面紗。此次任務實現了人類探測器首次月背軟著陸,首次月背與地球的中繼通信,開啟了人類月球探測新篇章。


嫦娥再創人類歷史,實現首次月背軟著陸


1月3日上午10點26分,「嫦娥四號」探測器成功著陸在月球背面東經177.6度、南緯45.5度附近的預選著陸區,並通過「鵲橋」中繼星傳回了世界第一張近距離拍攝的月背影像圖,這是人類第一次揭開古老月背的神秘面紗。


嫦娥再創人類歷史,實現首次月背軟著陸


經過約38萬公里、26天的漫長飛行,1月3日,嫦娥四號進入距月面15公里的落月準備軌道。


北京航天飛行控制中心大廳內,隨著現場工作人員一聲令下,嫦娥四號探測器從距離月面15公里處開始實施動力下降,探測器的速度逐步從相對月球1.7公里每秒降為零。


在6到8公里處,探測器進行快速姿態調整,不斷接近月球;在距月面100米處開始懸停,對障礙物和坡度進行識別,並自主避障;選定相對平坦的區域後,開始緩速垂直下降。最終,在反推發動機和著陸緩衝機構的「保駕護航」下,一噸多重的探測器成功著陸在月球背面東經177.6度、南緯45.5度附近的預選著陸區。


落月後,通過「鵲橋」中繼星的「牽線搭橋」,嫦娥四號探測器進行了太陽翼和定向天線展開等多項工作,建立了定向天線高碼速率鏈路,實現了月背和地面穩定通信的「小目標」,這也是人類首次實現月背與地球的中繼通信。


11時40分,嫦娥四號著陸器獲取了月背影像圖並傳回地面。這是人類探測器首次在月球背面拍攝的圖片,第一次揭開古老月背的神秘面紗。



人類第一次揭開古老月背的神秘面紗


後續,嫦娥四號探測器將通過「鵲橋」中繼星的中繼通信,開展設備工作模式調整等工作,擇機實施著陸器與巡視器分離。


嫦娥四號成功降落,是中國航天歷史性的一刻,中國成為第一個登陸月球背面的國家。

月球背面有什麼?為何需要先搭「鵲橋」


在嫦娥四號探測器成功落月之前,全球已進行過130多次探月活動,包括用探測器撞擊過月球背面,但是從來沒有一個探測器在月球背面進行軟著陸。


由於月球自轉周期和公轉周期相等,加上被地球潮汐鎖定,地球強大的引力讓月球總是一面朝向地球,所以人類在地球上只能憑肉眼看見月球的正面,背面則看不見。月球背面到底是啥樣,嫦娥四號探測器將第一次身臨其境去感觸。



月球背面著陸探測尚屬國際空白


月球背面具有不同於月球正面的地質構造,多「山」多「谷」,所以對研究月球和地球的早期歷史具有重要價值。地球上經歷了多次滄海桑田,早期地質歷史的痕迹早已消失殆盡,只能寄望於從月球上仍保存完好的地質記錄中挖掘地球的早期歷史。因此,對月球背面開展形貌、物質組成、月壤和月表淺層結構的就位與巡視綜合探測,可促進對月球早期演化歷史的新認知,對研究地球的早期歷史也有重要價值。


嫦娥四號著陸區地形起伏達6000米,是太陽系中已知最大的撞擊坑之一,被認為對研究月球和太陽系早期歷史具有重要價值。


此外,接收遙遠天體發出的射電輻射是研究天體的重要手段,稱為射電觀測。由於這些天體的距離遙遠,電磁信號十分微弱,所以在地球上,日常生產生活的電磁環境會對射電天文觀測產生顯著干擾,因此天文學家一直希望找到一片完全寧靜的地區,監聽來自宇宙深處的微弱電磁信號。


「月球背面是一片難得的寧靜之地,屏蔽了來自地球的無線電信號干擾。這次探測可以填補射電天文領域在低頻觀測段的空白,將為研究恆星起源和星雲演化提供重要資料。」探月工程嫦娥四號任務新聞發言人於國斌說。

月球背面可屏蔽來自地球的各種無線電干擾信號,因而在那裡能監測到地面和地球附近的太空無法分辨的電磁信號,研究恆星起源和星雲演化,有望取得重大天文學成果。


月球背面著陸探測尚屬國際空白,也有利於增進人類對宇宙未知奧秘的認知。嫦娥四號探測器項目執行總監張熇曾表示:「因為沒有別的探測器到過月球背面,所以不論是探地形還是探月壤成分,應該都是人類第一次獲得一手數據。」



鵲橋衛星,搭建地球與月背通信橋樑


不過,正是由於在地球上永遠看不到月球的背面,所以在月球背面著陸的探測器不能直接和地球站進行無線電通信。


為此,我國於2018年6月14日先把「鵲橋」月球中繼星送入地月拉格朗日2點(簡稱地月L2點)的軌道。在這個使命軌道上,「鵲橋」能同時看到地球和月球背面,並具備在1000米/秒高速在軌飛行中,速度控制精度誤差不大於0.02米/秒的超強本領,從而可為在月球背面著陸的「嫦娥四號」與地球站之間提供通信鏈路,傳輸測控通信信號和科學數據。


多國扎堆登月,印度也欲創造歷史


2019年7月16日將是阿波羅11號登月50周年。50年前,人類第一次踏上月球的土地,阿姆斯特朗和奧爾德林成為了首次踏上月球的人類。在這個特殊的年份,許多國家都將太空探索的目標對準了月球。


2019年的航天活動將開創諸多人類歷史上的第一次。美國《福布斯》網站展望稱,2019年1月將迎來密集的航天發射,僅月球就會「接待」兩批地球來客,它們將開創人類探月歷史上的兩個「第一次」。

1月初,中國嫦娥四號月球探測器將在月球馮·卡門環形山軟著陸並展開巡視,這是人類歷史上首次與月球背面「親密接觸」。


印度也將展開本國第二次月球探測行動,計劃於1月31日發射「月船2號」探測器,「史上首次造訪月球南極」。「月船二號」原定於2011年發射,俄羅斯退出合作後,計劃不斷推遲,2018年也曾多次聲稱要發射,但又因為各種原因不得不推遲,至今已推遲了8年之久。



多國扎堆登月,印度也欲創造歷史


這還不是今年造訪月球的全部來客。美國「太空」網站1日稱,以色列初創公司SpaceIL將在2月利用美國太空探索技術公司(SpaceX)的「獵鷹9」火箭發射月球探測器,並於4月在月球寧靜海區域著陸。中國嫦娥五號月球探測器可能會在2019年年底登陸月球。美國《天空和望遠鏡》雜誌網站則透露,包括德國、美國和印度等多國私營機構也紛紛計劃在2019年發射月球探測器。


對於多國集中在2019年開始探月計劃,中國航天專家龐之浩解釋說,這其中有幾分巧合,但也是各國經濟和技術發展到一定階段的必然。他表示,冷戰期間美蘇引領的第一次探月高潮以政治目的為主,因此在1976年之後,這類不惜血本的探月行動一度陷入長期停滯。


但隨著技術更新換代,從上世紀90年代開始,出於科研目的以及開發月球資源等多種因素的綜合推動,各國形成新的探月高潮。月球不但擁有氦-3等豐富的戰略性礦產資源,而且還是載人登陸火星的理想中轉站,因此歐洲、日本、中國、印度等都先後提出本國的月球探測計劃。


2018年11月29日,俄羅斯聯邦航天局發布消息稱,俄羅斯將在2040年前實施開發月球計劃,尋求在月球上建立基地。與此同時,美媒CBS報道稱,美國國家航空航天局(NASA)宣布計劃10年內實現人類再次登陸月球。


一場登月的國際競賽正在重新展開。


中國遲到42年,但「最有可能獲勝」


「一項雄心勃勃的對月球背面的探測任務即將實現——這是中國在挑戰美國長達半個世紀的太空霸權上,眾多計劃性的里程碑中最直接的一個。」


12月31日,《華爾街日報》發布題為《中國在太空尋求主導》的報道,以嫦娥四號探測器即將在1月3日左右登陸月球背面、中國將成為世界上第一個實現此舉的國家為例,表示在太空領域,美國曾經「至高無上」的地位正受到挑戰。


美國曾準備放棄載人航天計劃,轉而支持無人探索,不過後來又改變了立場。2017年12月,美國總統特朗普簽署了一項太空政策指令,概述了載人登陸月球和火星的計劃,並開始準備一支新的太空部隊,以「對抗」中國,被認為有意重啟里根政府的「星球大戰計劃」。



特朗普重啟登月,更要打「星球大戰」


雖然太空對美國決策者來說再次變得重要,但美國的努力已經失去了重點,自里根時代以來一直資金不足。自2011年太空梭項目結束以來,美國不得不依靠其他國家將美國宇航員送入太空。一些分析人士表示,美國2023年將宇航員送上月球、2033年送上火星的時間表似乎難以實現,而且很容易成為政治重心轉移的犧牲品。


美國奧本大學研究中國太空計劃的專家南拉塔·戈斯瓦米表示,在地球上,美國和中國已經是對手,在太空領域,兩國也是主要的競爭者,目的是確定「誰將能夠獲得太空的巨大資源,確保貿易路線的安全,並制定太空貿易的規則」。


她認為,中國「最有可能獲勝」,這要歸功於有條不紊的計劃,為未來幾十年制定了明確的目標。


中國遲到42年,但「最有可能獲勝」


作為太空競賽的後來者,中國在2003年進行了首次載人航天飛行,比蘇聯和美國首次實現這一壯舉晚了42年。但全球資金最充裕的太空機構中,中國國家航天局僅次於美國國家航空航天局,其反衛星武器等軍事能力的發展,以及繁忙的任務日程令美國感到震驚。


中國的支出在很長一段時間內目標更加明確,兼具可實現的時間表和堅定不移的高層支持。與此形成鮮明對比的是,美國早前資助了一個讓宇航員重返月球的項目,但在2010年取消。


「中國制定長期目標,並去實現,」 戈斯瓦米說,「他們認為月球是可持續發展的巨大能源,計劃使月球『工業化』。」


2018年,中國實現了37次宇航發射,數量上首次超過其他任何國家;12月27日,中國宣布北斗三號基本系統完成建設,開始提供全球服務,將於2020年全面完成北斗三號全球組網建設,成為美國GPS的真正競爭對手。



葉培建:月亮就是釣魚島,火星就是黃岩島


至於為何堅持探月,甚至探測更加遙遠的火星,2017年3月,中國探月工程總指揮葉培建院士在中央電視台節目上表示,「我們從明朝開始喪失了我們的海洋權利,而宇宙就是個海洋,月亮就是釣魚島,火星就是黃岩島,我們現在能去卻不去,將來後人是要怪我們的。別人去了,別人佔下來了,你再想去都去不了。這一條理由就夠了!」



探月再獲里程碑,建立「月宮」還遠么?

「嫦娥四號」探測器成功著陸月球背面,無疑開啟了月球探索的一個新時代,是中國航天實力迅速趕超的又一明證。但與美國已著手組建太空軍及「星球大戰」不同,中國的太空計劃是和平而開放的,嫦娥四號就搭載了來自不同國家的科學儀器,收集來的一手科研數據將會對外全部公開,歡迎全世界科學家共同研究,預計在2022年前後建成的中國空間站也已向全球發出合作邀請,而美國此前卻一直阻止中國加入國際空間站,兩相對比,高下不言自明。中國取得的每一個進步,在美國看來都是威脅,但能讓美國閉嘴的只有實力。中國不會陷入美國所謂的太空軍備競賽,但一定會按照自己的節奏完成自己的太空探索計劃。此次成功探月只是一個新的起點,建立「月宮」才是「嫦娥工程」的終極目標,相信在不遠的將來,這一美麗的神話終將成為現實。

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