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1 “嫦娥二代”将探测月球剖面

    新民晚报 昨晚6时30分,第46期新民科学咖啡馆特别“开张”。市科协党组书记、副主席孙正心任特邀主持,200多位市民参加,热议我国首颗探月卫星嫦娥一号。大家说得最多的是一个“好”字。
    
    我国探月工程首席科学家欧阳自远院士说,嫦娥一号的表现太好了,测控、卫星等系统经周密论证而形成的应对预案,目前都无“用武之地”。
    
    通过大屏幕上嫦娥一号拍摄并传回的照片,现场市民看到了“被摊开的月球”,其中有些不起眼的小撞击坑“取”的是祖冲之、张衡、李白、景德镇等中国名字,那是1949年前中国向国际天文学会申请获得的,那时的中国科学在国际上没有地位。而那些直径超过50公里、有的达到90余公里的大撞击坑,统统都是以欧美科学家的名字命名。如今,中国在月球探测上有了发言权,还可以帮助其他国家开展月球的科学探测工作。嫦娥一号的优异表现,让其备份卫星和“下一代嫦娥”有了更高的“起跑线”。
    
挑战  “冬眠”应对月食
    
    嫦娥一号卫星的发射很成功,进入绕月工作轨道很顺利,三体定向的复杂控制问题解决得很好(太阳能帆板要时刻对着太阳,星上仪器严格朝向月球,通信天线准确面向地球,太阳、月亮、地球都在运动中,每时每刻都做到“三瞄准”很难)。但是,欧阳自远和他的同事们依旧悬着心。因为“嫦娥”的“职业生涯”刚刚开始,工作人员将面对未来一整年的“月光工作日”和28TB的总数据量(1TB=1024×1024×1024×1024比特)。
    
    未来一年里,嫦娥一号卫星可能面临的挑战主要有两项。一是月食。欧阳自远坦言:“我们一直为这个问题困惑和忧虑,在地面上做了很多试验,实战中可能接受更多考验,这一关嫦娥一号一定要挺过去。”明年元宵前后有一次月食,大概持续5个多小时,8月还有一次月食。届时,因为地球的遮挡,月亮上照不到太阳光,嫦娥一号也无法从太阳获取能量。为了熬过这段黑暗的日子,嫦娥一号将在月食发生前“养精蓄锐”,利用太阳能帆板充分吸收太阳能,使劲充电,把蓄电池充得满满的。月食时,卫星上的科学仪器一律关闭,努力省电。同时,热控装置要确保卫星温度不会降到很低。否则,月食时零下150℃~零下180℃的低温,可能会把嫦娥一号上所有仪器都给冻坏了。“嫦娥一号应对月食的方法有点像动物的冬眠,请放心,待月食结束后它会‘苏醒’过来,恢复工作。”
    
    第二道难关在于仪器。在陌生的环境中持续工作一年之久,嫦娥一号上搭载的种种仪器能否不出错,这也是科学家们揪心的事。“如果仪器正常,说明我们的水平上了新台阶。如果遇到问题,我们也会及时吸取教训。”
    
“命运”  可能撞击月球
    
    嫦娥一号终结“生命”前,还能闪现哪些亮点?精确到零点几秒的“零窗口”发射,令嫦娥一号入轨准确、耗能经济,再加上一路以来都“走”得很好,它目前攒下的300多公斤燃料,能飞不止一年。如果可以飞更长时间,就能更多地从月球上获得科学研究的素材。
    
    至于如何安排它的结局,还没有提到日程上,现在要紧的是确保它轨道走得准,各项科学任务都完成。欧阳自远坦言,对于嫦娥一号的最终命运有很多设想、各种打算。比如,绕月轨道的高度现在是200公里,可不可以降到100公里,甚至50公里?又比如,与其被动坠落,不如主动撞击月球。可以像欧洲“智能1号”去年那样,在“鞠躬尽瘁”前漂亮地一撞,完成拍摄近距离高分辨率照片、拍摄撞击时的闪光从而证明撞击成功、产生10-20千米高的尘埃争取供地面分析相关成分等任务。早在1999年,美国“月球探测者号”也曾主动撞月,且将撞击点选在月球两极常年黑咕隆咚的撞击坑里,试图找到月球上的水冰,但后来的分析结果并没有解决这个问题。
    
    嫦娥一号的“终身大事”如何交代,目前还没有明确答案。可以预期的是,明年此时,月球上空将同时有好几个探测器,日本的、美国的、印度的、中国的,可以互相配合,共同探测月球。
    
计划  备星2009年发射
    
    众所周知,嫦娥一号有四大科学目标:它不仅要获取月球表面三维影像,分析月球14种元素、矿物与物质类型的含量和分布(其中有9种元素由我国首次进行探测),而且要开展人类历史上首次月壤厚度的探测、估算氦-3资源量,并探测4-40万公里间的地月空间和近月空间环境。其实,除了已公布的四大“硬指标”(即科学目标)以外,“嫦娥”还有很多打算,它心里埋藏着更多的“科学理想”,而且照它目前的在轨工作表现,完全有可能超额完成“指标”外的科学探测任务。
    
    “日本的‘月亮女神’号将根据卫星轨道精细变化反演月球重力场,我们也可以做类似的工作。另外,我们也很想获得关于月球上的水冰的信息。相信我国科学家有智慧开发和挖掘嫦娥一号传回的数据,解开更多关于月球的问号。”欧阳自远介绍说,122位专家组成的全国绕月探测科学应用委员会已开过一次全体会议,讨论可设置哪些和月球相关的课题。下一次会议将提出具体的研究任务。全国各地乃至全世界的科学家和天文爱好者若对嫦娥一号的某部分数据有兴趣,可以向有关部门提出获取数据的申请。
    
    探月之路漫长而艰辛,世界上没有一个国家敢确保一次成功。根据原先的计划,嫦娥一号的备份卫星将于2009年发射,万一嫦娥一号有“闪失”,其使命就将由备份卫星“代办”。“既然现在成功了,嫦娥一号的备份卫星就要寻求新的突破,表现得更好,完成更难的工作,超越嫦娥一号。”
    
    按照一“绕”二“落”三“回”的中国探月计划,我国将于2012年实施的二期探月工程,将派遣月球车在月球表面着陆。毫无疑问,“落”要比“绕”更艰难:着陆场要地势平坦,便于降落和控制,且有适当的太阳角;月球车要负载大量仪器,从软着陆器中走出来,然后边走边探测。
    
    欧阳院士告诉记者,二期探月工程的科学目标已经过二三年的论证形成初步方案,“嫦娥二代”将承担多项科学任务,其中一项是世界上目前没有其他国家做过的,即在月球内部探测一条3公里深、10公里长的剖面,开展月球次表层的成分和结构研究。其他科学任务包括地形勘测、月球车着陆场的精细测量、月球表面环境测量,建立月基天文观测等。
    
未来  月球能源立大功
    
    古往今来,数不尽的诗词、歌赋、戏曲赞美月亮。“太阳给了我们光芒和温暖,让我们有了白天,而正因为月亮的光辉洒满了整个大地,我们才有了明亮的夜晚。”其实全世界所有的民族,对于月亮都有着相似的感情。不单中国有“嫦娥奔月”、有“吴刚伐桂”和“月老牵线”,希腊神话中也有月亮女神的故事。日本的月亮女神名叫“夜辉姬”,现在拿来做探月卫星的名字。而印度即将升空的“月船一号”,名字也来自关于月亮的传说。
    
    月亮带来了潮汐、引出了古代的历法,也使人类对科学、哲学和其他人文科学的发展有了很多的向往。欧阳院士说,“月球表面大大小小的撞击坑说明它经历了多重的、长期的灾难,可以说是以自己的身躯为地球挡住了一些小天体的来袭,用自己的生命打了一场场‘地球保卫战’。”
    
    未来,月球将会为人类社会的可持续发展,尤其是能源供给立大功。月壤中的氦-3,是一种非常好的核聚变燃料,可在地球上的天然气里提取氦-3,加起来一共有15吨左右。月球上的储量则有100万吨到500万吨。据核算,全球目前每年的能源需求总和,大约仅需100吨氦-3便能提供,而我国每年只需10吨左右氦-3。预计在50年后,氦-3能实现可控核聚变发电,将成为人类的主要能源,并能让子孙后代使用成千上万年。为此,欧阳院士反复强调:人类要感谢月球。

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作者:aymi 2007/12/2 20:43:41 | 回复楼主 举报 TOP

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