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中國(guó)的探月計(jì)劃
重返月球，開(kāi)發(fā)月球資源，建立月球基地已成為世界航天活動(dòng)的發(fā)展趨勢(shì)和熱點(diǎn)。中國(guó)在發(fā)展人造地球衛(wèi)星和載人航天之后，開(kāi)展以月球探測(cè)為主的深空探測(cè)，是我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展和航天活動(dòng)的必然選擇，也是我國(guó)航天事業(yè)持續(xù)發(fā)展，有所作為、有所創(chuàng)新的重大舉措。
 中國(guó)人為何探月？
中國(guó)在應(yīng)用衛(wèi)星技術(shù)方面已有30多年的成功經(jīng)驗(yàn)，隨著載人航天取得重大的突破，目前只有深空探測(cè)尚未開(kāi)展。深空探測(cè)是航天活動(dòng)的重要領(lǐng)域之一，月球探測(cè)是深空探測(cè)的起點(diǎn)，是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要體現(xiàn)，中國(guó)理應(yīng)在月球探測(cè)領(lǐng)域占有一席之地。
開(kāi)展月球探測(cè)將填補(bǔ)我國(guó)在月球及行星探測(cè)方面的空白，為中國(guó)改變航天領(lǐng)域的落后局面，迎頭趕上國(guó)際先進(jìn)水平提供了良好的機(jī)遇，有利于進(jìn)一步確立我國(guó)的地位，擴(kuò)大中國(guó)在全球的影響。我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星和第一艘載人實(shí)驗(yàn)飛船的成功發(fā)射是中國(guó)航天發(fā)展史中的兩個(gè)重要里程碑，探月工程將成為中國(guó)在航天技術(shù)發(fā)展里程中的又一塊里程碑。載人航天距地球飛行的軌道是200-300公里，應(yīng)用衛(wèi)星所達(dá)到的軌道高度是3-4萬(wàn)公里，而月球探測(cè)所需要的距離將近40萬(wàn)公里，這將使中國(guó)航天技術(shù)水平得到比較大的提升，也為中國(guó)對(duì)宇宙空間的認(rèn)識(shí)提供一個(gè)比較好的平臺(tái)。
月球探測(cè)工程是一項(xiàng)多學(xué)科、高科技集成的系統(tǒng)工程，實(shí)施這樣的戰(zhàn)略工程，將推進(jìn)航天工程系統(tǒng)集成、深空測(cè)控通信、新型運(yùn)載火箭和航天發(fā)射等航天技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，從而保持中國(guó)進(jìn)入空間能力的不斷提高。同時(shí)，探月工程也必將帶動(dòng)信息、材料、能源、微機(jī)電、遙科學(xué)等其它新技術(shù)的提高，對(duì)于促進(jìn)中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義。探月工程還將促進(jìn)中國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)的全面發(fā)展。月球是研究天體物理學(xué)、天文學(xué)和材料科學(xué)的“沃土”，月球探測(cè)將推進(jìn)宇宙學(xué)、比較行星學(xué)、月球科學(xué)、地球行星科學(xué)、空間物理學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，而這些學(xué)科的發(fā)展又將帶動(dòng)更多學(xué)科的交叉滲透。
中國(guó)探月萬(wàn)事俱備
從1962年，我國(guó)科學(xué)界就開(kāi)始了對(duì)“月球號(hào)”、“徘徊者”、“勘測(cè)者”、“月球軌道”和“阿波羅”等月球系列探測(cè)器進(jìn)行跟蹤性與綜合性研究，參與了Apollo-17樣品的研究工作，與美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、俄羅斯、日本開(kāi)發(fā)了不同程度的合作性研究，積累了相當(dāng)?shù)难芯炕A(chǔ)，形成了一批年齡和知識(shí)結(jié)構(gòu)合理的基礎(chǔ)研究隊(duì)伍。在工程技術(shù)方面，我國(guó)現(xiàn)有的運(yùn)載火箭與發(fā)射揚(yáng)能適應(yīng)發(fā)射月球探測(cè)器的基本要求；月球探測(cè)器的各分系統(tǒng)如結(jié)構(gòu)、熱控制、姿控、軌控、電源、測(cè)控、數(shù)據(jù)管理等系統(tǒng)大部分可繼承已有的研制成果；我國(guó)已具有多年研制空環(huán)境探測(cè)器和空間遙感器的能力與經(jīng)驗(yàn)；我國(guó)現(xiàn)有的地球測(cè)控網(wǎng)完全能完成月球探測(cè)、遙測(cè)、遙控。所有這些都為實(shí)施我國(guó)月球探測(cè)任務(wù)提供了必要的基礎(chǔ)設(shè)施。中國(guó)開(kāi)展月球探測(cè)已經(jīng)具備了相當(dāng)?shù)膶?shí)力。
中國(guó)探月三步走
綜合國(guó)際上月球探測(cè)的成果及世界各國(guó)“重返月球”的戰(zhàn)略目標(biāo)和實(shí)施計(jì)劃，根據(jù)我國(guó)的科技水平、綜合國(guó)力和國(guó)家整體發(fā)展戰(zhàn)略，近期的月球探測(cè)以不載人月球探測(cè)為宗旨，分為“繞”、“落”、“回”三步。 （左圖）
繞：3年內(nèi)，中國(guó)的第一個(gè)月球探測(cè)器將開(kāi)始繞月飛行，命名為“嫦娥1號(hào)”。它將對(duì)月球進(jìn)行全球性、整體性與綜合性探測(cè)。主要目標(biāo)是：獲取月球三維立體圖像，并對(duì)月球表面的環(huán)境、地貌、地形、地質(zhì)構(gòu)造與物理場(chǎng)進(jìn)行探測(cè)。
落：預(yù)計(jì)在2012年發(fā)射月球軟著陸器，屆時(shí)軟著陸器將攜帶月球車(chē)一起登陸月球，對(duì)月球進(jìn)行月面巡視勘察，勘測(cè)著陸區(qū)域的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖石成分與分布，就位探測(cè)月壤層和月殼的厚度與結(jié)構(gòu)，記錄小天體撞擊和月震，開(kāi)展月基極紫外、低頻射電和光學(xué)天文觀測(cè)，并為月球基地的選擇提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在月球表面選擇新的區(qū)域降落，展開(kāi)科學(xué)考察。
回：2020年之前，發(fā)射小型采樣返回艙，采集關(guān)鍵性月球樣品返回地球，進(jìn)行系統(tǒng)深入研究。
在基本完成不載人月球探測(cè)任務(wù)后，根據(jù)當(dāng)時(shí)國(guó)際上月球探測(cè)發(fā)展情況和中國(guó)的國(guó)情國(guó)力，可進(jìn)一步研究擬定中國(guó)載人月球探測(cè)戰(zhàn)略目標(biāo)和發(fā)展規(guī)劃，擇機(jī)實(shí)施載人登月探測(cè)以及與有關(guān)國(guó)家共建月球基地。
載人登月技術(shù)要求非常高，最基本要求是人要安全返回地球。由于沿途沒(méi)有加油站，回來(lái)的東西都要帶上，包括火箭，所帶東西至少要30多噸重，因此必須要有運(yùn)載能力強(qiáng)的火箭。載人登月至少要帶2個(gè)飛船，30多噸的東西發(fā)射到月球后飛船要分離，一個(gè)留軌艙繞著月球轉(zhuǎn)，另一個(gè)登月艙降落到月球上。登月艙飛船要平穩(wěn)安全降落在月球表面，宇航員要出艙進(jìn)行考察和取樣等工作，還要返回登月艙，發(fā)動(dòng)火箭進(jìn)入繞月軌道，并與留軌艙對(duì)接；宇航員進(jìn)入留軌艙后，拋射登月艙，發(fā)射火箭使留軌艙離開(kāi)繞月軌道，返回地球。
“嫦娥1號(hào)”的四大科學(xué)目標(biāo)
我國(guó)的第一個(gè)月球探測(cè)衛(wèi)星要在確保成功的基礎(chǔ)上，優(yōu)選探測(cè)目標(biāo)，確保重點(diǎn)，探測(cè)內(nèi)容既與國(guó)際接軌，又要具有特色，不完全重復(fù)其他國(guó)家做過(guò)的工作，為月球研究和“重返月球”提供前所未有的資料，奠定我國(guó)月球探測(cè)和深空探測(cè)的地位和特色，嫦娥1號(hào)的四大科學(xué)目標(biāo)為：
1.獲取月球表面三維影像圖。其它國(guó)家已做過(guò)的圖像中存在很多空白區(qū)，我們的目標(biāo)是不僅要完全覆蓋全部月球，還包括從沒(méi)有涉足的南北極部分區(qū)域。在中國(guó)版圖內(nèi)能接收月球探測(cè)衛(wèi)星信號(hào)的時(shí)間每天平均只有4小時(shí)，所以接收大量衛(wèi)星數(shù)據(jù)并迅速作出分析，將是形成月球數(shù)字圖像的關(guān)鍵。
2.分析月球表面有用元素含量和物質(zhì)類(lèi)型的分布特點(diǎn)。  美國(guó)曾經(jīng)對(duì)月球上5種有用元素做過(guò)分布規(guī)律與含量的探測(cè)，我們的目標(biāo)是擴(kuò)大到14種元素，對(duì)月球的一些有用資源進(jìn)行更為全面的前景評(píng)估。還將進(jìn)行國(guó)外無(wú)人涉足的月球土壤層厚度的測(cè)量，對(duì)計(jì)算月球氦3的確切含量意義重大。（右圖為“嫦娥1號(hào)”衛(wèi)星模擬圖）
3.首次開(kāi)展月球表面的微波輻射探測(cè)；
4.探測(cè)地月空間環(huán)境，這是我國(guó)首次在地球靜止軌道以外獲取空間環(huán)境數(shù)據(jù)，對(duì)于地球環(huán)境和人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展都至關(guān)重要。
“嫦娥1號(hào)”的五大工程目標(biāo)
1.突破月球探測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)，包括研究地-月飛行技術(shù)，驗(yàn)證航天器飛出地球并進(jìn)入其他天體引力場(chǎng)的軌道設(shè)計(jì)與GNC系統(tǒng)技術(shù)。
2.實(shí)施遠(yuǎn)距離測(cè)控和通信，為深空測(cè)控與通信打下技術(shù)基礎(chǔ)；研究月球飛行的熱環(huán)境條件，驗(yàn)證航天器的熱設(shè)計(jì)，探索深空探測(cè)器的熱控解決途徑等。
3.初步建立我國(guó)的月球探測(cè)工程大系統(tǒng)，包括運(yùn)載火箭、衛(wèi)星、發(fā)射場(chǎng)、地面測(cè)控系統(tǒng)和地面應(yīng)用系統(tǒng)，根據(jù)月球探測(cè)的特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的整合與適應(yīng)性修改，初步建立適應(yīng)未來(lái)發(fā)展的工程大系統(tǒng)。
4.驗(yàn)證各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，獲取月球探測(cè)的寶貴工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為未來(lái)探測(cè)積累技術(shù)基礎(chǔ)。
5.初步建立我國(guó)探月技術(shù)研制體系，培養(yǎng)相應(yīng)的人才隊(duì)伍，推動(dòng)探月活動(dòng)的進(jìn)一步開(kāi)展。
“嫦娥1號(hào)”飛行的三個(gè)階段
“嫦娥1號(hào)”繞月工程總投資14億元，整個(gè)飛行過(guò)程主要分為三個(gè)階段。
1.調(diào)整軌道段：探月衛(wèi)星被發(fā)射后進(jìn)入地球同步橢圓軌道， 探月衛(wèi)星與運(yùn)載火箭分離后，在近地點(diǎn)通過(guò)三次變軌脫離地球軌道，進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道；
2.地月轉(zhuǎn)移軌道段：探月衛(wèi)星要飛行5到6天，在進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道后，衛(wèi)星通過(guò)自帶發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)整有1次或更多次的軌道修正，以確保正確進(jìn)入預(yù)定月球軌道；
3.環(huán)月軌道段：當(dāng)衛(wèi)星接近月球時(shí)，依靠反向助推開(kāi)始減速制動(dòng)，最終到達(dá)高度為200千米的月球極月圓軌道，進(jìn)入正常工作狀態(tài)。（左圖為嫦娥1號(hào)發(fā)射步驟示意圖）
“嫦娥1號(hào)”月球探測(cè)衛(wèi)星已完成方案設(shè)計(jì)和初樣設(shè)計(jì)，各項(xiàng)專(zhuān)業(yè)試驗(yàn)正在進(jìn)行，計(jì)劃2007年發(fā)射?！ ?/FONT>
高能所承擔(dān)項(xiàng)目——嫦娥1號(hào)的重要有效載荷
嫦娥1號(hào)計(jì)劃在軌飛行一年，將搭載7種有效載荷，包括用于月球表面三維影像探測(cè)的CCD相機(jī)和激光高度計(jì)、用于月表化學(xué)元素與物質(zhì)探測(cè)的成像光譜儀和γ/X射線儀、 用于月壤厚度探測(cè)的微波探測(cè)儀、用于地月空間環(huán)境探測(cè)的太陽(yáng)高能粒子探測(cè)器和太陽(yáng)風(fēng)粒子探測(cè)器，四大科學(xué)目標(biāo)將通過(guò)它們實(shí)現(xiàn)。
中科院高能所承擔(dān)的X射線成像譜儀是嫦娥1號(hào)衛(wèi)星的重要有效載荷之一。它是一個(gè)寬譜段、高靈敏度、高可靠性的熒光X射線探測(cè)系統(tǒng)， 綜合了新型的X射線成像技術(shù)、磁場(chǎng)屏蔽技術(shù)、數(shù)據(jù)采集及處理方法等，用于探測(cè)月表元素受太陽(yáng)X射線或宇宙射線激發(fā)產(chǎn)生的和天然放射元素輻射的X射線，通過(guò)數(shù)據(jù)處理獲得月表主要元素的含量和分布，從而確定月球表面位置類(lèi)型和資源分布；實(shí)現(xiàn)對(duì)1-60 keV能區(qū)全月面的成象觀測(cè)，得到X射線月貌圖和輻射能譜分布。其中在10-60 keV能段，將是人類(lèi)首次在環(huán)月軌道上對(duì)月面的觀測(cè)，很有可能會(huì)有想象不到的新發(fā)現(xiàn)。（右圖為研制中的樣機(jī)，左圖為地面標(biāo)定實(shí)驗(yàn)）
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月球是離地球最近一個(gè)天體。意大利天文學(xué)家伽利略最早用望遠(yuǎn)鏡觀察月球，他發(fā)現(xiàn)月球上有群山，有密如麻點(diǎn)般的坑洞--環(huán)形山。隨著科學(xué)的發(fā)展，人類(lèi)逐漸對(duì)月球有了更多的了解。（左圖為伽里略自制的折射望遠(yuǎn)鏡）
1959年～1976年是月球空間探測(cè)的第一次高潮，在這期間，發(fā)展了月球硬著陸、軟著陸和繞月飛行技術(shù)，并于1969年最終實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)登上月球的夙愿。六次Apollo載人登月飛船和三次Luna無(wú)人登月探測(cè)器采集了大量月球巖石、
土壤樣品，通過(guò)對(duì)這些月球樣品的分析與系統(tǒng)研究，大大豐富與加深了人類(lèi)對(duì)月球的認(rèn)識(shí)。
1970年11月10日發(fā)射的月球17號(hào)載著世界上第一輛自動(dòng)月球車(chē)上天。月球車(chē)1號(hào)（lunokhod 1）（左圖）重756公斤，長(zhǎng)2.2米，
寬1.6米，裝有電視攝像機(jī)和核能源裝置。在月面雨海著陸后進(jìn)行了10個(gè)半月的科學(xué)考察，它行程10540米，考察了8千平方米月面地域，拍攝了200幅月球全景照片和2萬(wàn)多張?jiān)旅嬲掌?，直?971年10月4日核能耗盡才停止工作。
都在月球上著陸成功，并分別拍回7137張和5814張?jiān)旅娼罢掌?/FONT>
向地面發(fā)回11150張?jiān)旅嬲掌?。?968年1月1日發(fā)射的7個(gè)勘測(cè)者探測(cè)器中，有2個(gè)失敗，5個(gè)成功。
它與月亮女神阿爾特彌斯是雙胞胎。以“阿波羅”作為登月計(jì)劃的名稱(chēng)，意思是讓太陽(yáng)神飛到月亮女神那兒去相逢。
還與美國(guó)總統(tǒng)尼克松進(jìn)行了電視談話。7月21日上午11時(shí)15分，登月艙飛離月面之后與繞月軌道上的飛船會(huì)合后安全返回。為紀(jì)念人類(lèi)第一次登月成功，每年的7月20日定為“人類(lèi)月球日”。
日本以較強(qiáng)的技力實(shí)力加快推行月球探測(cè)計(jì)劃，1990年1月，日本率先打破了美蘇壟斷，發(fā)射成功“飛天”號(hào)月球探測(cè)器，沿地-月軌道飛行，成為第三個(gè)發(fā)射月球探測(cè)器的國(guó)家。1993年飛天號(hào)撞上月球，結(jié)束了工作。
除發(fā)展新型運(yùn)載技術(shù)外，將月球軟著陸和自主漫游車(chē)技術(shù)作為最主要的關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)。
在2018年之前將4名宇航員送上月球，從2018年開(kāi)始每年至少登月兩次。宇航員將乘坐高科技月球車(chē)勘察月球表面，為至今仍困擾研究人員的一些月球之謎尋找答案。宇航員還要在月球上從事多種科目的科學(xué)研究，并努力在月球上尋找可供以后航天飛行利用的資源。宇航局登月計(jì)劃的最后一步是在月球上建立一個(gè)由宇航員生活設(shè)施、發(fā)電站和通信站等部分組成的月球基地。此后逐步在月球上建立一個(gè)宇航員常駐基地，在此基礎(chǔ)上最終實(shí)現(xiàn)送6名宇航員登陸火星并在火星上常駐500天的計(jì)劃。
（SELENE）（右圖）將于2007年升空。此后將發(fā)射的月球-A（Lunar-A）（左圖）探測(cè)器在進(jìn)入月球軌道后向月面投放2-3個(gè)用于研究月震及其他亞地表現(xiàn)象的穿透器，據(jù)稱(chēng)它們發(fā)回的數(shù)據(jù)和信息的精確度將是“阿波羅”飛船的5倍。再陸續(xù)發(fā)射“月球先鋒”1～3探測(cè)器，其中包括將漫游車(chē)送上月球。2009-2010年將要進(jìn)行“月女神”B計(jì)劃，包括月球車(chē)、月球望遠(yuǎn)鏡研制計(jì)劃以及在月球表面建立科學(xué)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。2010-2020年建造月球天文臺(tái)。
目的是掌握月面軟著陸技術(shù)和月面移動(dòng)能力，考察月球南極地區(qū)的地形、地貌，為未來(lái)建立月球基地積累數(shù)據(jù)資料。
