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圖解中國探月工程嫦娥家族。國防科工局新聞宣傳中心供圖
1月3日,嫦娥四號探測器成功著陸在月球背面,實現了人類探測器首次月背軟著陸。從此,人類月球探測史翻開新篇章,中國探月工程也邁出一大步。
15年前,即2004年1月,我國月球探測工程全面啟動,分為「無人月球探測」「載人登月」和「建立月球基地」三個階段。而「無人月球探測」又分為「繞、落、回」三步走。
在嫦娥四號落月之前,我國已成功發射了4顆月球探測器,分別是嫦娥一號、嫦娥二號、嫦娥三號,以及為嫦娥五號探路的再入返回試驗器,即嫦娥5T,它們飛越38萬公裡的地月距離,實現了「繞、落、回」三步走中前兩步即繞月、落月的任務目標。
在如今這個關鍵節點,中國青年報·中青在線記者特此梳理我國探月工程走過的15年。
嫦娥一號:中國航天第三個裡程碑
我國正式開展探月研究,可以追溯到1994年,那時我國科學家開始進行探月活動的必要性和可行性研究。2000年11月,我國政府首次公布航天白皮書——《中國的航天》,明確了近期發展目標中包括「開展以月球探測為主的深空探測的預先研究」。
一年後即2001年,由孫家棟院士牽頭,原國防科工委組織中國科學院、航天科技集團、解放軍原總裝備部等單位正式啟動月球探測工程的相關論證工作。
2004年1月23日,我國繞月探測工程立項,作為「繞、落、回」三步走的第一步,首期繞月工程就是研製和發射探月衛星嫦娥一號。
據中科院院士葉培建回憶,當時沒有成熟的經驗可借鑑,沒有充分的數據可參考,沒有試驗星,要實現「精確變軌,繞月飛行,有效探測,一年壽命」的探測工程目標,航天科技集團五院平均年齡只有30多歲的「嫦娥」研製團隊,用了短短3年,先後攻克了軌道設計、衛星熱設計、制導導航與控制分系統設計等一系列技術難題。
2007年10月24日,嫦娥一號衛星成功發射;次年11月12日,我國發布嫦娥一號拍攝的全月球影像圖;2009年3月1日,嫦娥一號衛星按預定計劃受控撞月,為探月工程一期——「繞月探測」任務畫上了一個圓滿的句號。
在航天領域,我國首次月球探測工程的成功,被認為是繼人造地球衛星、載人航天飛行取得成功之後,我國航天事業發展的又一座裡程碑,標誌著我國已經進入世界具有深空探測能力的國家行列。
嫦娥二號:我國迄今飛得最遠的太空飛行器
2010年10月1日,作為探月工程二期先導星,嫦娥二號發射成功。
次年4月1日,在半年設計壽命周期,嫦娥二號即實現了六大工程目標和4項科學探測任務,獲取了一批重要科學數據;2012年4月,嫦娥二號完成在日—地拉格朗日L2點一個完整周期的飛行探測,成功繞飛L2點,進入轉移軌道飛行。
還是那一年,嫦娥二號與國際編號為4179的圖塔蒂斯小行星由遠及近「擦肩而過」,最近交會距離不到1公裡,首次實現了我國對小行星的飛躍探測,成為我國第1個行星際探測器。
而後,嫦娥二號飛至1億公裡以外,對我國深空探測能力進行了驗證,成為我國迄今為止飛得最遠的太空飛行器。
嫦娥三號:攜手「玉兔」翩翩落月球
嫦娥一號、嫦娥二號實現了「繞月」,嫦娥三號的任務是「落月」,備受關注的我國第一輛月球車「玉兔」號也誕生於此次任務。
2008年3月,探月工程二期立項。與嫦娥一號、嫦娥二號相比,嫦娥三號探測器的技術跨度大、設計約束多,結構也更為複雜,新技術、新產品達到80%。
當時,航天科技集團五院嫦娥三號探測器總指揮張廷新、總設計師孫澤洲帶領只有30歲出頭的年輕隊伍迎難而上,突破了著陸減速、著陸段的自主導航控制、著陸衝擊緩衝、月面熱控保障、月面移動、月面巡視過程的自主導航與遙操作控制等六大方面關鍵技術。
2013年12月14日,嫦娥三號探測器成功落月,實現我國太空飛行器首次地外天體軟著陸,並開展巡視勘察和科學探測。從此,「嫦娥棲廣寒」不再只是傳說。
嫦娥5T:嫦娥五號的「探路先鋒」
落月之後便是返回。
這是近些年備受期待的一部航天重頭戲——探月工程三步走中的「回」,不過,與以往任何衛星任務相比,影響其成敗的風險因素多了許多。
按照航天科技集團五院專家的說法,過去這些年,我國雖然多次通過神舟飛船返回艙將航天員平安帶回地球,但月球返回器的返回再入,與近地太空飛行器返回再入相比,難度不可同日而語。
專家告訴中國青年報·中青在線記者,在探月工程三期採樣返回任務中,最終將攜帶樣品返回地球的嫦娥五號返回器,對任務的成敗至關重要,我國此前尚沒有地球軌道以外的太空飛行器完成過再入大氣層的返回、著陸與回收經歷。
「先行開展一次飛行試驗,驗證高速再入返回飛行的可行性」的做法應運而生。
2014年11月1日,為嫦娥五號探路的再入返回試驗器按既定方案平安著陸,最終驗證了返回器「半彈道跳躍式返回」再入關鍵技術,實現了我國太空飛行器首次以第二宇宙速度返回地球,為嫦娥五號安全返回,趟出了一條路。
如今,隨著嫦娥四號傳來月球背面的佳音,嫦娥五號也將做出準備,預計2019年邁出我國無人月球探測任務的最後一步:「回」。新的一年,中國探月之路依然可期。
中國青年報·中青在線記者 邱晨輝