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探月起跑线新划定 中国探月工程不是步人后尘

科普小知识 2021-11-18 11:02:31
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几天前,“嫦娥”和“玉兔”在月球上留下了中国印记。中国探月工程的第二阶段是完全成功的。

对于中国嫦娥三号任务的成功完成,世界上有各种各样的声音。例如,在任务成功的那一天,一位美国“脱口秀”主持人讽刺嫦娥三号“姗姗来迟”。

虽然这是一个笑话,但它可以代表一种怀疑:美国和前苏联40多年前做了什么,甚至人类登上了月球,我们今天为什么要这样做?

几十年前的“月球竞赛”至今对人类生活产生了影响。

上世纪中叶,美国和苏联这两个超级大国不计成本地展开了一场激烈的太空竞争。自1958年以来,他们设定了在月球上“行进”的目标。

起初,前苏联表现出色。1959年1月2日,前苏联发射了第一个人类太空探测器“月球1号”,它飞行距离月球表面5000多公里。在飞行过程中,它测量了月球磁场、宇宙射线和其他数据。同年9月12日,月球2号发射并撞击月球,成为第一个到达月球的人造物体。

自那以后,前苏联发射了许多月球探测器,其中一些已经成功到达月球,并拍摄了照片、测量、样品和实地考察,揭示了月球的真实面貌。1968年9月,该国首次实现无人驾驶宇宙飞船绕月球飞行,并成功返回地球。为了实现载人登月计划,国家设计了N1巨型火箭,但四次试验都以失败告终。1976年,该计划被取消。

尽管美国在“月球竞赛”中落后了,但它最终以“阿波罗计划”实现了“逆转”。1969年7月,美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗、埃德温·奥尔德林和迈克尔·约翰·柯林斯乘坐阿波罗11号成功登陆月球,首次在月球上留下人类足迹。到1972年12月,阿波罗17号完成了它的飞行,12名宇航员登上了月球。

纵观这场“巅峰对决”,从1958年到1976年,前苏联一共发射了4系列64枚月球探测器,其中21枚成功,成功率为32.8%。美国已经推出了7个系列54个探测器,35次,成功率为64.8%。

尽管这些探索活动花费巨大,但它们取得了巨大的科学成就,并对人类技术的发展产生了不可估量的推动作用。特别是,“阿波罗计划”在20世纪60年代和70年代推动了几乎所有高科技技术的发展,其影响一直延续到今天。

嫦娥三号探测系统的首席科学家叶培建对此印象尤为深刻。30多年前,他在瑞士留学,并参观了联合国世界知识产权总部,那里展出了世界最高知识水平的代表性作品。美国的展览是来自月球的岩石。这块石头很霸道,会“杀死”所有的观众。

新技术时代重新定义了月球探索的起点。

由于投资过多,美国和苏联在20世纪70年代后停止了对月球的探索。直到1989年,美国总统布什才宣布他将在21世纪的前10年重返月球,开始第二轮全球探月。这一次,日本、欧洲、印度、中国和其他国家都参加了。

以前,高成本、高风险的月球探测路线是无法复制的。为了提高成功率和获得更多的科学成果,大量新技术和新方案的采用重新定义了月球俱乐部所有成员的起跑线。因此,即使是曾经遥遥领先的美国,也尚未重现载人登月的辉煌。在嫦娥三号到达之前,各国甚至迟迟不允许无人探测器再次在月球软着陆。

“可以理解的是,由于认知和技术的限制,当年美国和苏联多次未能探索月球。”月球探测项目的总设计师吴说,随着科技的发展,计算机、电子产品和部件比过去先进得多。中国的探月工程与美国和苏联的探月工程大不相同。

12月14日晚,嫦娥三号安全着陆月球。从现场直播可以看出,在离着陆器10多米远的地方有一个大坑,这让人们感到有点害怕。

嫦娥三号探测系统副总设计师张萱第一次看到了这个坑。她既高兴又自豪。“着陆器着陆处非常平坦,这表明我们的导航已经很好地实现了自主避障功能。”

张选说,美国和前苏联的无人月球探测器不具备地形识别能力,只能按照设计的轨道“盲目着陆”。月球表面覆盖着坑或石头。如果它落在表面上,探测器可能会翻倒。过去月球探索中的一些失败案例可能会受此影响。载人登月的“阿波罗计划”依靠宇航员用肉眼识别地形并找到一个安全的着陆区域。然而,嫦娥三号首次采用激光测距技术,结合高精度传感器和加速度计实现自主导航控制,能够自动识别和避开障碍物,选择安全着陆点。

“嫦娥”号躲开了。到处探索的“玉兔”能避开它吗?吴对说,是的。

他说,“玉兔”有两只“眼睛”,可以看到周围的障碍物,然后通过电脑分析,判断它是否符合自己的越障能力。如果可以,你不能就这么走来走去。除了自主操控,地面还可以远程控制“玉兔”来模拟它发回的图像,设计路线,然后发出指令让它到达目的地。

相比之下,在过去,只有一种方法可以通过地面遥控来控制月球车。例如,在前苏联,地面人员被安排24小时值班,月球车通过从月球上传的图像进行远程操作。

纵观嫦娥三号的任务,从发射、变轨、软着陆、分离两个装置以及随后的科学探索,到设计和开发火箭、探测器、月球车和有效载荷,甚至到一块材料、一根导管、一个晶体组件和一把模拟月球环境的沙子,都充满了我们科技人员的智慧和汗水。正是通过这样的努力,中国人在世界月球探测竞赛中交出了这样一张成绩单:3次发射,3次成功,100%的成功率。

"我们将来还将探索火星、太阳和小行星."

月球不是人类探索太空的唯一目标。近年来,许多国家也制定或实施了进一步探索天体的计划。有人问,人们都去了火星,为什么我们还在月球上花费这么多精力?

上述在联合国世界知识产权总部举办的展览,叶培建于今年9月再次展出。他想看看当他回到他的老地方时,有什么新的结果出现。我一走进展厅,那块月亮石就突然映入眼帘。三十多年来,没有人超过它。

“如果其他人不这么做,它将在300年后依然存在。”他说。

虽然一些国家已经制定了其他的太空计划,但是他们并没有放弃月球探索。俄罗斯几天前透露,它正在制定一项长期的月球探测计划,旨在建立一个永久性的月球基地。印度表示,它希望在2020年之前登上月球。日本计划在2015年发射一个机器人到月球进行探索,并在月球上建立一个基于太阳能的人类研究基地。韩国表示将在2020年发射月球探测卫星,并在2025年发射月球探测器着陆器。欧洲航天局也在其早些时候宣布的“Leona”计划中提出,将努力在2020年至2025年间实现载人登月...

对中国来说,更多的探索活动势在必行,但中国对深空探测的选择与国外不同。吴说,中国已经有能力探索火星。何时发现取决于国家财政资源和政策的支持。与一些国家的跨越式探索计划不同,中国的空间项目总是得到系统和一致的实施。每一步都要综合考虑,为下一步打下基础。

“国家拿出有限的钱来做这些事情并不容易。我们必须尽一切努力逐步取得成功。”月球探测项目第二阶段的副总设计师孙辉贤说:“我们将来还会探测火星、太阳和小行星,但是这些计划应该谨慎地一步一步来实施。”(原标题为“中国的月球探测计划没有跟随人类的足迹”)

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