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“探月夢”託舉“中國夢”——人類首次月球背面探測全紀實

http://dailynews.sina.com   2019年01月12日 00:52   中國新聞網

  新華社北京1月11日電題:“探月夢”託舉“中國夢”——人類首次月球背面探測全紀實

  新華社記者陳芳、胡喆、董瑞豐

  探索浩瀚宇宙,是中華民族不懈追求的偉大夢想。

  2019年1月11日,中國探月工程嫦娥四號任務再傳捷報,嫦娥四號着陸器、巡視器順利完成互拍成像,標誌我國探月工程嫦娥四號任務取得圓滿成功,中共中央、國務院、中央軍委發來賀電。

  2018年12月8日2時23分,我國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭成功發射嫦娥四號探測器,開啓了月球探測的新旅程。新華社記者 江宏景 攝

  一路走來,多少艱辛,多少奇蹟!從嫦娥一號拍攝的全月球影像圖,到嫦娥二號首次實現我國對小行星的飛躍探測;從嫦娥三號成功實現落月夢想,到嫦娥四號實現人類首次月球背面軟着陸……

  15年的探索、38萬公里的追尋,中國航天以“探月夢”託舉“中國夢”,書寫了人類文明發展歷程中的驚鴻之筆。

  這是一張拼版照片,左圖:玉兔二號巡視器全景相機對嫦娥四號着陸器成像;右圖:嫦娥四號着陸器地形地貌相機對玉兔二號巡視器成像。 新華社發(國家航天局供圖)

  到月背去!——偉大夢想決定偉大創造

  月球背面對於人類而言,是“祕境中的祕境”。

  由於月球自轉週期和公轉週期相等,加上被地球潮汐鎖定,地球強大的引力讓月球總是一面朝向地球,人類在地球上只能看見月球的正面。

  從20世紀50年代開始,人類陸續向月球發射了100多次探測器,但還從沒有探測器在月球背面着陸開展就位探測。

  1962年4月26日,美國“徘徊者4號”探測器撞擊月球背面,成爲首個在月球背面硬着陸的探測器,但並未傳回任何數據。

  2004年,我國探月工程正式批准立項;

  2007年,嫦娥一號任務繞月探測,實現了中華民族千年奔月夢想;

  2010年,嫦娥二號成功發射,獲得國際最高7米分辨率全月影像圖,飛至日地拉格朗日L2點進行環繞探測,並對700萬公里外的圖塔蒂斯小行星進行高精度飛越探測;

  2013年,嫦娥三號成功落月並開展月面巡視勘察,實現了我國首次對地外天體的直接探測,把玉兔號的足跡刻在了月球;

  2014年,再入返回飛行試驗任務圓滿成功,突破和掌握了航天器以接近第二宇宙速度再入返回關鍵技術,爲我國正在實施的月面採樣返回及未來深空探測奠定了堅實的基礎,創造了月球探測史的中國紀錄。

  當嫦娥三號任務圓滿完成以後,作爲備份的嫦娥四號怎麼辦?該去哪兒?一度引發不少探月科學家們的討論。

  此圖片爲嫦娥四號着陸器監視相機C拍攝的着陸點南側月球背面圖像,巡視器將朝此方向駛向月球表面。 新華社發(國家航天局供圖)

  不少人認爲,嫦娥四號無須冒險,還應落在月球正面。然而,作爲中國航天科技集團五院深空探測和空間科學首席科學家的中國科學院院士葉培建卻堅定地提出:“中國探月工程應該走一步跨一步。落到月球背面去,這是一個創舉。”

  然而,“到月球背面去”——在不少科學家眼中是“不可能完成的事情”。

  “由於受到月球自身的遮擋,在月球背面,任何人類探測器都無法直接與地球進行測控通信和數據傳輸。”中國探月工程總設計師、中國工程院院士吳偉仁介紹,到月球背面去,必須要面對“不在服務區”的失聯挑戰。

  正是源於這樣一種“不走尋常路、勇於挑戰自我”的信念,中國航天人最終做出了一個大膽的決定:“嫦娥四號要實現人類月球背面的首次軟着陸!”

  圖爲1月3日在北京航天飛行控制中心拍攝的降落過程(示意圖)。 新華社記者 金立旺 攝

  “從技術發展角度來講,如果我們未來要建設月球科研站,就需要航天器能夠高精度着陸。”嫦娥四號探測器總設計師孫澤洲表示,解決了這次任務面臨的挑戰,可爲後續的深空探測和小行星探測打下基礎。

  “鵲橋”先行——夢想與星瀚不再遙遠

  每一次新的任務都標註着嶄新的中國高度,每一次新的飛行都描繪着壯麗的中國航跡。

  2018年5月21日清晨,在嫦娥三號“奔月”4年多之後,中國又做出一個探索月球的大動作——在西昌衛星發射中心將探月工程嫦娥四號任務“鵲橋”中繼星發射升空。

  “鵲橋”的名字來源於中國民間牛郎織女的傳說,這顆中繼星是中國航天人用自己的辛勤、智慧和汗水設計建造的地月信息聯通的“天橋”。

  這是前所未有的一次創舉,中國航天人在地球和月背之間搭起了一座充滿想象力的“鵲橋”。通過這座“橋”,夢想與星瀚不再遙遠,月球背面將終結“不在服務區”的歷史。

  圖爲着陸器地形地貌相機拍攝的玉兔二號在A點影像圖。 新華社發(國家航天局供圖)

  地月L2點是衛星相對於地球和月球基本保持靜止的一個空間點。位於地月連線的延長線上,到月球的平均距離約爲6.5萬公里,距地球40多萬公里。

  “鵲橋”中繼星主任設計師孫驥說,“鵲橋”雖然不是嫦娥四號任務的主角,卻是重要的組成部分,其使命就是爲月球背面的着陸器和巡視器提供中繼通信服務,相當於把一個地面站搬到了天上。

  20世紀60年代,美國深空探測專家羅伯特·法庫第一次提出通過中繼星實現與月球背面探測器通信的設想,並建議後續的阿波羅任務可以考慮到月球背面去,但因爲各種原因沒有實現。如今是中國人把這一想法實現了。

  除了爲嫦娥四號任務提供中繼服務,“鵲橋”還將開展科學與技術實驗。中繼星上搭載了荷蘭與中國科學家聯合研製的低頻射電探測儀,可“聆聽”來自宇宙深處的“聲音”。

  “奔月之路”——對未知領域探索的不竭動力

  夢想的力量,是人類對未知領域探索的不竭動力。

  2018年12月8日2時23分,西昌衛星發射中心。

  伴隨着巨大的火箭轟鳴,肩負着億萬中華兒女的探月飛天夢想,長征三號乙運載火箭成功發射嫦娥四號探測器,開啓了月球探測的新旅程。

  2018年12月12日16時45分,嫦娥四號探測器經過約110小時奔月飛行,到達月球附近,成功實施近月制動,順利完成“太空剎車”,被月球捕獲,進入了近月點約100公里的環月軌道。

  嫦娥四號準時發射、準確入軌,原計劃在近月制動前實施的3次軌道中途修正,期間只進行了1次。

  “準時發射、準確入軌”,實現起來並不輕鬆。成功架起“奔月之路”的,是我國自主研製的“金牌火箭”。

  中國航天科技集團一院火箭系統總指揮金志強介紹,探月工程任務對軌道高度和入軌精度要求都很高,長三甲系列火箭成爲執行探月工程發射的最佳選擇。

  低溫發動機同時裝配4臺單機,選擇性能最優的2臺用於本次任務;單機產品通電老煉時間增加50小時,系統綜合試驗考覈次數增加……

  圍繞嫦娥四號任務窄窗口發射、冬季發射等特徵,火箭研製團隊開展專題風險分析,制定了520項預案。

  爲了充分利用嫦娥四號任務兩天內多窗口的發射機會,降低發射實施風險,火箭系統開展了技術創新,在低溫加註後可以適應2天內多個發射窗口的發射要求。

  “這在國內尚屬首次。”中國航天科技集團一院火箭系統總設計師陳閩慷說。

  億萬雙手,託舉“嫦娥”,億萬顆心,牽掛“嫦娥”。

  在困難和挑戰面前,中國航天人用一次又一次生動的創新實踐,詮釋了創新對於實現夢想的關鍵意義。

  1月11日,在北京航天飛行控制中心大屏幕上拍攝的着陸器(右)和巡視器互拍畫面。 新華社記者 金立旺 攝

  “驚天一落”——人類太空探索史上的一大步

  經過約38萬公里、26天的漫長飛行,2019年1月3日,嫦娥四號進入距月面15公里的落月準備軌道。

  北京航天飛行控制中心大廳內,現場工作人員一聲令下,嫦娥四號探測器從距離月面15公里處開始實施動力下降,探測器的速度逐步從相對月球1.7公里每秒降爲零。

  10時15分,嫦娥四號迎來制動時刻,7500牛發動機開機,動力下降開始。

  10時21分,降落相機開機,開始抓拍落月全過程。

  10時25分,嫦娥四號轉入懸停模式,不一會兒便轉入避障模式。

  選定相對平坦的區域後,嫦娥四號開始緩速垂直下降。

  最終,在反推發動機和着陸緩衝機構“保駕護航”下,最激動人心的時刻終於到來!

  10時26分24秒,經歷了近700秒的落月過程,嫦娥四號成功着陸!

  “一切正常!”指控大廳爆發出熱烈的掌聲。

  嫦娥四號成功着陸在了月球背面東經177.6度、南緯45.5度附近的預選着陸區,月球背面真正意義上第一次成功留下了人類探測器的身影。

  圖爲1月3日在北京航天飛行控制中心拍攝的降落過程(示意圖)。 新華社記者 金立旺 攝

  落月後,通過“鵲橋”中繼星“牽線搭橋”,嫦娥四號探測器進行了太陽翼和定向天線展開等多項工作,建立了定向天線高碼速率鏈路,順利實現了月背和地面穩定通信的“小目標”。

  11時40分,嫦娥四號獲取了月背影像圖並傳回地面。這是人類探測器在月球背面拍攝的第一張圖片。

  作爲整個探月工程“繞、落、回”三步走戰略中第二步的關鍵組成,嫦娥四號的一小步,無疑是整個人類太空探索史上的一大步。

  嫦娥四號在月球背面成功着陸的消息傳開,成爲“驚天一落”。

  美國太空探索技術公司創始人埃隆·馬斯克也第一時間向中國探月取得的成功點贊祝賀。

  嫦娥四號的着陸區月球南極-艾特肯盆地是太陽系中已知最大的撞擊坑之一,也被公認爲月球上最老、最深的撞擊盆地。

  到月球背面開展低頻射電天文觀測,是全世界天文學家夢寐以求的事情,可以填補射電天文領域在低頻觀測段的空白。

  中科院月球與深空探測總體部主任鄒永廖說,月球背面具有獨特性質,嫦娥四號着陸地是從未實地探測過的處女地。月球車在月背行走時,還可以獲取綜合地質剖面,將是國際首創。

插畫:嫦娥四號與玉兔二號順利完成互拍 新華社記者 陳聰穎 作

  “追夢之人”——以“探月夢”託舉“中國夢”

  嫦娥四號落月的一刻,74歲的葉培建走向正在前排工作席的嫦娥四號探測器項目執行總監張熇,兩代“嫦娥人”的手,緊緊地握在了一起。

  這一握,也讓張熇這個嫦娥四號探測器研製團隊裏的“女當家”再也忍不住激動的心情,捂住臉當場流下了幸福的淚水。

  “踏上月球背面,已經是好幾代科學家共同的夢想了。”張熇動情地表示,“落月是整個任務最關鍵階段,充滿了風險、未知和挑戰。此時此刻,我們都是幸福的追夢人。”

  偉大實踐催生偉大精神,偉大精神推動偉大實踐。

  探月工程,是當今高新技術發展中極具風險和挑戰的領域。它由衛星、運載火箭、發射場、測控和地面應用等五大系統組成,是一份“1萬-1=零”的事業。一顆螺絲釘、一個插頭就可以決定整個工程的成敗。

  參與了嫦娥一號、嫦娥四號等多個重要任務的孫澤洲,現任嫦娥四號探測器總設計師、火星探測器總設計師,可以說是目前我國深空探測領域新生代裏的代表人物。

  孫澤洲說,中國探月每一次突破、每一步跨越,都凝結了上百家單位、幾萬名科技工作者、解放軍指戰員的心血和智慧,體現了社會主義集中力量辦大事的優勢。

  ——是他們,時刻用“居安思危”鞭策自己,秉承“質量即生命”理念。

  作爲探月工程衛星總裝班長,30年的時間裏,劉福全帶領團隊完成了從嫦娥一號到嫦娥四號的全部總裝任務,始終堅守在總裝第一線。

  嫦娥四號探測器裝載的7500牛變推力發動機是目前我國最大的航天器用化學推進器,操作風險極高。憑藉過硬的裝配技能,他提出了“多次調轉、對接+二次吊裝”的組合方案,實現了發動機高精密裝配。

  ——是他們,年逾花甲依舊堅守一線,像保護自己孩子一樣,保護着探測器的安全。

  在廠房,每當有人靠近嫦娥四號探測器操作時,總有一位老者站在操作者身後,盯着操作者的每一個動作,像保護自己孩子一樣,用手臂保護探測器設備的安全。

  這位老者就是王國山,作爲嫦娥四號總環試驗分隊中最年長的一位航天人,始終堅守在總裝一線,護駕嫦娥助力奔月。

  ——是他們,心裏沒有絲毫畏懼,眼裏盡是航天的“詩和遠方”。

  “絕對不能帶着問題上天,絕對不能帶着遺憾上天。” 嫦娥四號成功完成落月任務,其中一個叫作伽馬關機敏感器的“小”器件卻遇到了大麻煩。

  團隊負責人劉靖雷馬上行動起來,查數據、做仿真、制定實施方案,迅速形成了過百頁的精度論證報告,在不更改正樣產品流程的同時對精度也進行了驗證。

  從一曲星夢東方紅,到嫦娥奔月創奇蹟。探月精神是我國航天領域在新時代不斷取得輝煌成就的巨大動力,也爲實現“中國夢、航天夢”提供了強大的精神力量。

  國家航天局副局長吳豔華表示,嫦娥四號是航天戰線追逐夢想、勇於探索取得的重大科技創新成果,也是中外科學家協同攻堅、合作共贏搭建的探索宇宙奧祕的平臺。

  “後續,還有嫦娥五號月球採樣返回和火星探測等重大航天工程任務。我們一定不負祖國和人民期望,咬定目標使勁幹、用航天夢託舉中國夢,推動構建人類命運共同體。”吳豔華說。(參與記者:喻菲、謝佼)

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