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(shí)俱進(jìn)，于2004年適時(shí)開展了以月球探測為起點(diǎn)的深空探測活動。依據(jù)循序漸進(jìn)、分步實(shí)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(gè)發(fā)展階段，而且每一個(gè)階段都是對前一階段的深化，即：環(huán)繞探測主要對月球進(jìn)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(jìn)行區(qū)域性詳查；采樣返回探測主要是對月球進(jìn)行區(qū)域性精查。

1.探月一期

2007年10月24日，我國第1個(gè)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(biāo)志著中國航天向深空探測進(jìn)發(fā)的開始。嫦娥-1搭載了8種科學(xué)儀器，其中CCD立體相機(jī)首次實(shí)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(zhǔn)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(jìn)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(wù)就是進(jìn)行落月探測。該任務(wù)是通過先后發(fā)射嫦娥-2、3來實(shí)現(xiàn)的。

嫦娥-2全面升級了有效載荷，且運(yùn)行軌道低，數(shù)據(jù)精度更高。它主要完成兩大任務(wù)，一是對新技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，對未來的預(yù)選著陸區(qū)進(jìn)行高分辨率成像；二是獲得更加豐富和準(zhǔn)確的探測數(shù)據(jù)，深化對月球的科學(xué)認(rèn)知。2011年，嫦娥-2在壽命期滿后，開展了多項(xiàng)拓展試驗(yàn)。2012年，嫦娥-2又成功變軌，飛往圖塔蒂斯小行星，進(jìn)行了飛躍式探測，使我國成為世界第4個(gè)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(diǎn)、小行星等多目標(biāo)多任務(wù)探測的先河。

嫦娥-3是我國探月工程二期的主任務(wù)。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(gè)掌握落月探測技術(shù)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(shí)際上是發(fā)射了2個(gè)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(guān)，即著陸關(guān)、巡視關(guān)和月夜生存關(guān)，對月球開展了“測月、巡天、觀地”的科學(xué)探測，取得了大量科學(xué)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(wù)是采樣返回，即取回約2千克月樣供科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室里用多種儀器進(jìn)行精細(xì)研究。該任務(wù)是通過先后發(fā)射嫦娥-5T1、5來實(shí)現(xiàn)的。

我國是用嫦娥-5來完成月球采樣返回任務(wù)的，但工程風(fēng)險(xiǎn)較大，為確保任務(wù)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(guān)鍵技術(shù)。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(jìn)入大氣層，落入預(yù)定地區(qū)，順利著陸。

我國探月三期工程的主任務(wù)就是通過嫦娥-5完成無人月球采樣返回任務(wù)，這有利于進(jìn)一步了解月球的狀態(tài)、物質(zhì)含量等重要信息。嫦娥-5任務(wù)中有許多環(huán)節(jié)是我國迄今為止系統(tǒng)最復(fù)雜，技術(shù)難度最大的航天工程，帶來了許多技術(shù)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(yùn)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(zhuǎn)移軌道。嫦娥-5由上升器、著陸器、軌道器、返回器四個(gè)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(gè)重大飛行階段，實(shí)現(xiàn)了四個(gè)“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(jìn)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(wù)，并把嫦娥-4作為探月四期首次任務(wù)，后續(xù)還有三次任務(wù)，主要是探測月球兩極，并為建立月球科研站做準(zhǔn)備。

嫦娥-4是世界首個(gè)在月球背面進(jìn)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(jìn)行詳查，對研究月球和地球的早期歷史具有重要價(jià)值。另外，因?yàn)樵诘厍蛏嫌肋h(yuǎn)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(xué)成果。

正是由于在地球上永遠(yuǎn)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(jìn)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(diǎn)的暈軌道，這在世界上是首次。在這個(gè)軌道上運(yùn)行的“鵲橋”能同時(shí)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(xué)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?yàn)殒隙?4與嫦娥-3的科學(xué)目標(biāo)差異很大，因此兩者所裝載的科學(xué)載荷有明顯變化，更換了部分科學(xué)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(dāng)于在華北平原著陸，而嫦娥-4的著陸區(qū)相當(dāng)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(shù)，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(shí)測月夜期間淺層月壤的溫度。

嫦娥-4已經(jīng)或正在實(shí)現(xiàn)三大“壯舉”：首次實(shí)現(xiàn)了人類探測器造訪月球背面；首次實(shí)現(xiàn)了人類航天器在地月拉格朗日2點(diǎn)對地月中繼通信；正作為科學(xué)工作者提供月球背面空間科學(xué)研究平臺，已獲得一批重大的原創(chuàng)性科學(xué)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(shí)每刻都在打破世界紀(jì)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(shí)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(gè)火星探測器天問-1于2020年7月23日升空，2021年2月10日進(jìn)入火星軌道進(jìn)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(xué)影像圖，這標(biāo)志我國首次火星探測任務(wù)取得圓滿成功。

我國火星探測，雖然起步晚，但起點(diǎn)高，通過一次發(fā)射實(shí)現(xiàn)火星環(huán)繞、著陸和巡視三項(xiàng)任務(wù)，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(diǎn)高、效益高、挑戰(zhàn)大的特點(diǎn)，需要突破火星環(huán)繞、進(jìn)入、下降、著陸、巡視、遠(yuǎn)距離測控通信等關(guān)鍵技術(shù)，使我國成為世界上第三個(gè)在火星上著陸的國家，世界第二個(gè)在火星進(jìn)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(jìn)入艙和祝融號火星車）兩部分組成，總質(zhì)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(xué)儀器。火星車攜帶了6臺科學(xué)儀器，在其頂部還裝有一個(gè)像雙筒望遠(yuǎn)鏡樣子的設(shè)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(zhì)儲存能量。白天，火星溫度升高，這種物質(zhì)吸熱融化，到了晚上，溫度下降，這種物質(zhì)在凝固的過程中，釋放熱能，這樣效率可以達(dá)到80%以上。另外，火星車采用了高性能納米氣凝膠，來應(yīng)對“極熱”和“極寒”兩種嚴(yán)酷環(huán)境，并且憑借其超輕特性極大地減小了火星車的負(fù)擔(dān)，讓它跑得更快，跑得更遠(yuǎn)。

目前，我國火星探測還在繼續(xù)，在2028年左右計(jì)劃進(jìn)行第二次火星探測任務(wù)，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(rèn)識到，我國還只是世界航天大國，不是強(qiáng)國，我們有決心、有信心、有能力，在黨的領(lǐng)導(dǎo)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(qiáng)國。希望廣大公眾走進(jìn)航天、了解航天、熱愛航天，更多的青少年加入航天隊(duì)伍，為航天事業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

（根據(jù)宣講家網(wǎng)報(bào)告整理編輯，

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