四、空間探測顯神通

我國在開展人造地球衛(wèi)星和載人航天之后與時俱進，于2004年適時開展了以月球探測為起點的深空探測活動。依據(jù)循序漸進、分步實施、不斷跨越的原則，我國探月工程，也稱“嫦娥工程”，分為“繞、落、回”三個發(fā)展階段，而且每一個階段都是對前一階段的深化，即：環(huán)繞探測主要對月球進行全球性的綜合普查；落月探測主要用于就是對著陸區(qū)附近進行區(qū)域性詳查；采樣返回探測主要是對月球進行區(qū)域性精查。

1.探月一期

2007年10月24日，我國第1個月球探測器——嫦娥-1繞月探測器由長征-3A火箭送入太空，這標志著中國航天向深空探測進發(fā)的開始。嫦娥-1搭載了8種科學儀器，其中CCD立體相機首次實現(xiàn)了月球表面的100%覆蓋，使中國制作的“全月球影像圖”在幾何配準精度、數(shù)據(jù)的完整性與一致性、圖像色調(diào)等方面均在國際上處于先進水平。

2.探月二期

從獲取探測數(shù)據(jù)的直接性和豐富性來看，軟著陸探測和巡視勘察是其他探測形式所不能替代的，所以落月探測很重要。我國探月二期的主要任務就是進行落月探測。該任務是通過先后發(fā)射嫦娥-2、3來實現(xiàn)的。

嫦娥-2全面升級了有效載荷，且運行軌道低，數(shù)據(jù)精度更高。它主要完成兩大任務，一是對新技術進行試驗驗證，對未來的預選著陸區(qū)進行高分辨率成像；二是獲得更加豐富和準確的探測數(shù)據(jù)，深化對月球的科學認知。2011年，嫦娥-2在壽命期滿后，開展了多項拓展試驗。2012年，嫦娥-2又成功變軌，飛往圖塔蒂斯小行星，進行了飛躍式探測，使我國成為世界第4個探測小行星的國家。而且嫦娥-2開創(chuàng)了中國航天通過一次發(fā)射開展月球、拉格朗日2點、小行星等多目標多任務探測的先河。

嫦娥-3是我國探月工程二期的主任務。2013年12月14日，嫦娥-3在月面軟著陸。同月15日，嫦娥-3著陸器與玉兔號月球車互相拍照，使我國成為世界第三個掌握落月探測技術的國家。嫦娥-3由著陸器和巡視器（即玉兔號月球車）組成，所以發(fā)射嫦娥-3實際上是發(fā)射了2個月球探測器,能分別開展就位探測和巡視探測，這在國際上也是首次。嫦娥-3闖過了三大難關，即著陸關、巡視關和月夜生存關，對月球開展了“測月、巡天、觀地”的科學探測，取得了大量科學數(shù)據(jù)。到2021年12月，嫦娥-3著陸器仍在月面工作，是目前世界上在月面工作最長的航天器。

3.探月三期

我國探月三期的主要任務是采樣返回，即取回約2千克月樣供科學家在實驗室里用多種儀器進行精細研究。該任務是通過先后發(fā)射嫦娥-5T1、5來實現(xiàn)的。

我國是用嫦娥-5來完成月球采樣返回任務的，但工程風險較大，為確保任務精確完成，于是決定發(fā)射嫦娥-5T1空間飛行器，以掌握返回器超高速再入返回的關鍵技術。2014年，嫦娥-5T1升空。它先飛抵月球附近，然后自動返回地球，最終其返回器采用半彈道跳躍式以接近第二宇宙速度（約11千米/秒）進入大氣層，落入預定地區(qū)，順利著陸。

我國探月三期工程的主任務就是通過嫦娥-5完成無人月球采樣返回任務，這有利于進一步了解月球的狀態(tài)、物質含量等重要信息。嫦娥-5任務中有許多環(huán)節(jié)是我國迄今為止系統(tǒng)最復雜，技術難度最大的航天工程，帶來了許多技術挑戰(zhàn)。最終經(jīng)過近10年的努力，我國于2020年11月24日用長征-5運載火箭成功發(fā)射了8.2噸的嫦娥-5月球采樣返回探測器，把它直接送入了地月轉移軌道。嫦娥-5由上升器、著陸器、軌道器、返回器四個部分像穿糖葫蘆一樣“串”在一起，從發(fā)射入軌到返回器再入回收，共經(jīng)歷了11 個重大飛行階段，實現(xiàn)了四個“首次”，即：一是首次在月面自動采樣；二是首次從月面起飛；三是首次在38萬千米外的月球軌道上進行無人交會對接；四是首次從月球軌道返回地面。

4.探月四期

2019年1月14日，我國宣布了探月四期任務，并把嫦娥-4作為探月四期首次任務，后續(xù)還有三次任務，主要是探測月球兩極，并為建立月球科研站做準備。

嫦娥-4是世界首個在月球背面進行軟著陸和巡視探測的空間探測器。由于月球背面比正面保留著更為原始的狀態(tài)，所以對月球背面的環(huán)境、表面、淺深層和深層進行詳查，對研究月球和地球的早期歷史具有重要價值。另外，因為在地球上永遠看不到月球背面，即月球背面可屏蔽來自地球和地球軌道的各種無線電干擾信號，因而在那里能監(jiān)測到在地球和地球軌道無法分辨的宇宙中的低頻射電信號，有望取得重大天文學成果。

正是由于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，我國創(chuàng)造性地先把鵲橋月球中繼星送入到了地月拉格朗日2點的暈軌道，這在世界上是首次。在這個軌道上運行的“鵲橋”能同時看到地球和月球背面，從而可為此后落在月球背面的嫦娥-4與地球站之間提供通信鏈路，傳輸測控通信信號和科學數(shù)據(jù)。

2018年12月8日，我國成功發(fā)射嫦娥-4落月探測器，它于2019年1月3日在月球背面馮·卡門撞擊坑完成軟著陸，這在世界上尚屬首次。作為嫦娥-3的備份，嫦娥-4仍是由著陸器和巡視器（玉兔-2月球車）組成，但因為嫦娥-4與嫦娥-3的科學目標差異很大，因此兩者所裝載的科學載荷有明顯變化，更換了部分科學載荷，有些是國外的。嫦娥-4的著陸方式與工作狀態(tài)跟嫦娥-3也有很大區(qū)別，性能上也有很大提升。例如，由于嫦娥-3的著陸區(qū)相當于在華北平原著陸，而嫦娥-4的著陸區(qū)相當于在崇山峻嶺的云貴川地區(qū)著陸，所以嫦娥-3是以弧形軌跡緩慢著陸，而嫦娥-4采取近乎垂直的著陸方式。另外，嫦娥-3在長月夜-180℃的環(huán)境中是不能工作的，但嫦娥-4采取了新的能源供給方式——同位素溫差發(fā)電與熱電綜合利用技術，以保證其度過寒冷漫長的月夜及正常開展探測工作，在國內(nèi)首次實測月夜期間淺層月壤的溫度。

嫦娥-4已經(jīng)或正在實現(xiàn)三大“壯舉”：首次實現(xiàn)了人類探測器造訪月球背面；首次實現(xiàn)了人類航天器在地月拉格朗日2點對地月中繼通信；正作為科學工作者提供月球背面空間科學研究平臺，已獲得一批重大的原創(chuàng)性科學研究成果。另外，玉兔-2月球車是世界上在月面工作最長的月球車，與嫦娥-3著陸器一樣，每天每時每刻都在打破世界紀錄。

未來，中國還將通過嫦娥-6、7、8探測月球的兩極，建立月球科研站，最終實現(xiàn)載人登月以及建立月球基地的夢想等。

5.火星探測

中國首個火星探測器天問-1于2020年7月23日升空，2021年2月10日進入火星軌道進行探測。5月15日，祝融號火星車闖過“恐怖的9分鐘”，成功著陸在火星的烏托邦平原。6月11日，國家航天局公布了由祝融號火星車在著陸火星后拍攝的首批科學影像圖，這標志我國首次火星探測任務取得圓滿成功。

我國火星探測，雖然起步晚，但起點高，通過一次發(fā)射實現(xiàn)火星環(huán)繞、著陸和巡視三項任務，這在世界火星探測史上是前所未有的。這種“一舉三得”的探火方式，具有起點高、效益高、挑戰(zhàn)大的特點，需要突破火星環(huán)繞、進入、下降、著陸、巡視、遠距離測控通信等關鍵技術，使我國成為世界上第三個在火星上著陸的國家，世界第二個在火星進行巡視探測的國家。

天問-1火星探測器由環(huán)繞器、著陸巡視器（進入艙和祝融號火星車）兩部分組成，總質量約5噸（含燃料）。其中，環(huán)繞器就是人造火星衛(wèi)星，用于對火星開展全球性普查，它攜帶了7臺科學儀器?；鹦擒嚁y帶了6臺科學儀器，在其頂部還裝有一個像雙筒望遠鏡樣子的設備，叫作集熱窗，它可以直接吸收太陽能，然后利用一種叫作正十一烷的物質儲存能量。白天，火星溫度升高，這種物質吸熱融化，到了晚上，溫度下降，這種物質在凝固的過程中，釋放熱能，這樣效率可以達到80%以上。另外，火星車采用了高性能納米氣凝膠，來應對“極熱”和“極寒”兩種嚴酷環(huán)境，并且憑借其超輕特性極大地減小了火星車的負擔，讓它跑得更快，跑得更遠。

目前，我國火星探測還在繼續(xù)，在2028年左右計劃進行第二次火星探測任務，未來還要開展小行星和木星探測等。

總的來講，66年來，我國航天事業(yè)取得了輝煌的成就，但我們還要清醒認識到，我國還只是世界航天大國，不是強國，我們有決心、有信心、有能力，在黨的領導下，利用舉國體制好辦大事的優(yōu)勢，通過不斷創(chuàng)新、奮勇拼搏，在2030年左右把我國建成世界航天強國。希望廣大公眾走進航天、了解航天、熱愛航天，更多的青少年加入航天隊伍，為航天事業(yè)發(fā)展貢獻力量。

（根據(jù)宣講家網(wǎng)報告整理編輯，

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