探月「嫦娥工程」實現五星紅旗插上月球

——紀念中國第一顆人造地球衛星發射成功50周年（八）

陳 輝

中國的探月工程，又叫作「嫦娥工程」，由「嫦娥」系列衛星組成。分為三個階段：無人月球探測、載人登月、建立月球基地。2004年，中國正式開展月球探測工程。

嫦娥是我國古代神話中的仙女，據說是神箭手后羿的妻子。後人為了紀念他們，演繹了嫦娥奔月的故事，反映了古人對星辰的崇拜。中國探月工程用這個神話傳說中的人物來命名，弘揚了中國傳統文化，表達了「奔月」這個主題。

1994年，我國航天科技工作者進行了探月活動必要性和可行性研究；1996年，完成了探月衛星的技術方案研究；1998年，完成了衛星關鍵技術研究，以後又開展了深化論證工作；經過10年的醞釀，最終確定我國整個探月工程分為「繞」、「落」、「回」3個階段。

「繞」為第一期。首先實現衛星繞月飛行探測。這一階段主要任務在於研製和發射能夠探測月球的衛星，衛星和火箭的研製為後續工作鋪路。繞月時可利用很多儀器對月球拍照、觀測。

「落」為第二期。探測器要首先完好無損地降落在月球上，之後才能載人上去。探月飛船一般是主飛船繞著月球飛，然後探測器降落到月球表面。探測完成後，探測器要麼留在月球要麼回到繞月的飛船上。這個階段要開展「軟著陸」和月球表面的勘察。「軟」的意思是別一頭撞上去，機器要完好；月球勘察則要能接收地球的遙控。因為月球離地球很遠，無線電指揮信號要很長時間才能傳達和反饋，這對超遠距離通訊的技術以及月球車自動運行和應對突發情況的程序研發也提出了很高的要求。

「回」為第三期。未來探測器不能長期滯留在「嫦娥」上，而要隨探測器返回地球。同時科學家也需要在地球對月球樣本進行分析。因此，這個階段需要能把月球車採集到的樣品帶回來的技術。「回」不是指繞月球飛行的衛星回來，而是說登上月球的探測器能回到地球。

2004年，中國正式開展月球探測工程，並命名為「嫦娥工程」。嫦娥工程分為「無人月球探測」「載人登月」和「建立月球基地」三個階段。

2004年11月19日「嫦娥一號」開始初樣研製，「嫦娥工程」進入實施階段；2005年年底，完成了衛星初樣產品的研製和相關試驗；2006年3月，中國探月計劃第一顆衛星「嫦娥一號」進入有效載荷正樣系統最後聯試階段，以確保科學探測設備將來在太空正常工作；2006年10月前，完成探月衛星正樣產品的設計、研製、總裝、測試和各項試驗；2007年8月，已完成了產品研製，並通過了各項試驗考核驗證。

「嫦娥一號」衛星研製過程中的技術難點有：1、軌道設計與飛行程序控制問題；2、衛星姿態控制的三矢量控制問題；3、衛星環境適應性設計移動圖片；4、遠距離測控與通信問題。這些難題都被中國空間技術研究院的航天科技工作者逐一攻克。

「嫦娥一號」衛星由中國空間技術研究院承擔研製，「嫦娥一號」月球探測衛星由衛星平臺和有效載荷兩大部分組成。衛星平臺利用東方紅三號衛星平臺技術研製，科研人員對結構、推進、電源、測控和數傳等8個分系統進行了適應性修改。有效載荷包括CCD立體相機、成像光譜儀、太陽宇宙射線監測器和低能粒子探測器等科學探測儀器。

2007年10月24日18時05分，「嫦娥一號」成功發射。「嫦娥一號」是我國首顆繞月人造衛星。以中國古代神話人物嫦娥命名，由中國空間技術研究院承擔研製。總重量為2350千克左右，尺寸為2000毫米×1720毫米×2200毫米，帆板展開長度18米，預設壽命為1年。

「嫦娥一號」衛星選用「東方紅三號」衛星平臺，並進行了適應性改造。其外形與「東方紅三號」衛星相似，衛星本體為一個2.22米×1.72 米×2.2米的六面體，兩側各裝有一個大型展開式太陽電池翼，設計工作壽命為一年，將運行在距月球表面200千米高的極月圓軌道上。

根據我國探月衛星工程的四大科學目標，在「嫦娥一號」上搭載了8種24臺件科學探測儀器，重130千克，即微波探測儀系統、γ射線譜儀、X射線譜儀、雷射高度計、太陽高能粒子探測器、太陽風離子探測器、CCD立體相機、幹涉成像光譜儀。該衛星的主要探測目標是：獲取月球表面的三維立體影像；分析月球表面有用元素的含量和物質類型的分布特點；探測月壤厚度和地球至月球的空間環境。在圓滿完成各項使命後，於2009年按預定計劃受控撞月。

「嫦娥一號」衛星開展的在軌試驗，充分利用衛星的延壽期，獲得了大量有價值的試驗數據，為嫦娥二號、三號衛星的研製，提供了基礎數據，對我國月球探測二期工程的開展和其它深空探測計劃的實施，具有重要的工程意義、科學意義和實踐意義。「嫦娥一號」衛星所開展的各項後續試驗，一直是在有組織、有計劃、分步驟進行的，試驗的整個過程充分體現了目的明確，策劃充分，方案細緻，把握風險，步步推進的特點，最大限度地充分挖掘和發揮了衛星的潛能，取得了重要的科研成果。無論從工程上還是從技術上，「嫦娥一號」都獲得了很大的成功，更重要的是通過這個項目培養鍛鍊了一批人才，平均年齡不到30歲，形成了我國深空探測的基本隊伍，現在所有的深空探測項目隊伍都是從這支隊伍慢慢擴展、壯大成長起來的。

作為第一顆月球探測衛星，嫦娥一號衛星的研製過程攻克了很多近地衛星不曾遇到的難題，開闢了中國航天的新領域，為中國執行未來的深空探測任務積累了豐富的經驗。

「嫦娥二號」：2010年10月1日18時57分成功發射，這是我國探月工程二期的技術先導星，造價約6億元人民幣。獲得了月球表面三維影像、月球物質成分分布圖等資料。圓滿完成各項任務後向深空進發，意在對深空通信系統進行測試。預計2020年前後會回到地球附近。

「嫦娥三號」2013年12月2日1時30分成功發射，是我國第一個月球軟著陸的無人登月探測器，並創造了全世界在月工作最長紀錄。

「嫦娥四號」：2018年5月21日成功發射，「嫦娥四號」是「嫦娥三號」的備份星， 作為世界首個在月球背面軟著陸和巡視探測的太空飛行器，其主要任務是著陸月球表面，繼續更深層次更加全面地科學探測月球地質、資源等方面的信息，完善月球的檔案資料。

「嫦娥五號」：是中國研製的首個實施無人月面取樣返回的太空飛行器，也是中國探月工程的收官之戰。計劃2019年底前後發射。實現區域軟著陸及採樣返回，探月工程將實現「繞、落、回」三步走目標。

探月工程是繼人造地球衛星、載人航天之後，中國航天活動的第三個裡程碑。「嫦娥一號」衛星首次繞月探測的圓滿成功，樹立了中國航天的第三個裡程碑，突破並掌握一大批具有自主智慧財產權的核心技術和關鍵技術，使中國成為世界上為數不多的具有深空探測能力的國家，實現了多個中國航天史及太空飛行器的「第一」：第一次研製並成功發射中國首顆繞月探測衛星；第一次實現了繞月飛行和科學探測；第一次形成了深空探測任務的總體設計思路和研製流程，這些都充分體現出我國綜合國力顯著增強，自主創新能力和科技水平不斷提高。

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