残酷月球考验生存 “嫦娥”装备齐全能力过人

　　44年前，阿姆斯特朗在遥远月球迈出人类一大步。时至今日，他那张泛黄的老照片还经历着一场戏剧性的“真假风波”。关于月球，探索或是争议，人类从未停止向它靠近。

　　那么这一回，是时候轮到你屏住呼吸了。带着嫦娥奔月的美丽愿景，透过现代化的通讯设备，我们和月球之间的距离从未如此之近。

　　在“嫦娥三号”发射前夕，本报专访了中国航天科工集团公司二院研究员杨宇光，为我们讲述这台月球探测器神奇而有趣的秘密。

　　残酷月球“生存攻略”

　　从“嫦娥一号”到“嫦娥二号”，镶嵌在浩瀚宇宙中的月球仍是可望而不可及，关于它的诸多谜题有待解开。“嫦娥三号”被委以重任，揭开这层神秘而又万众瞩目的面纱。

　　2008年，“嫦娥三号”计划正式启动。5年间，为了备战发射这一刻，它反复模拟、试验，因为月球的生存环境远比地球残酷。

　　“月球表面的温度条件比地面苛刻得多。在那里，低温和高温的范围达到零下175摄氏度到零上120摄氏度。”杨宇光说，由于月球自转周期为近一个月，月球上的一个夜晚就长达十几天。

　　长期以来，月球的巨大温差成为摆在全球“探月者”面前的一道难题。“嫦娥三号”携带的月球车“玉兔”号的各项地面试验中，最为重要的就是热真空试验——模拟月面环境和工作周期的各种“温度循环”。

　　对于人类所有月面探测器而言，热设计都是出行前的关键环节。如俄罗斯早年的月球车Lunokhod， 就在月夜期间将帆板收拢起来保温。杨宇光认为，目前来看，使用同位素能源是深空低温环境下探测器的普遍配置，名声赫赫的“旅行者”一号、“好奇”号火星车等都在使用。

　　在月球，另一个严苛的条件就是空间辐射。在近地轨道附近，由于有地球磁场的保护，像空间站和神舟飞船这样的飞行器不会遭受太严重的辐射。但在远离地球磁场的月球表面，来自太阳和银河系的辐射中的高能粒子会给“嫦娥三号”的电子设备带来很多严重问题。“为了避免过度辐射，‘嫦娥三号’在硬件上进行了加固，从软件上也采取了各种冗余措施加以防范。”杨宇光说。

　　装备齐全能力过人

　　在漫长的飞行后，“嫦娥三号”将实现中国对地外天体的首次“软着陆”，就此开启真正的月球之旅，它浑身的精密装备也将大展拳脚。

　　“软着陆”，顾名思义，“嫦娥三号”并不会奋不顾身地投奔月球，而是慢慢地停下，每一步都经过了科学的考量。

　　月球从一开始就给了“嫦娥三号”考验，“软着陆”是一个充满惊险的过程。“首先这是一个消耗燃料非常大的过程。月球车在悬停、避障时，需要对月面的地形、障碍物进行辨识，避开不利于垂直着陆的陡峭地形和大型的岩石等突出物。”杨宇光说。

　　由于地月之间有38万公里的距离，无线电波走个来回也要2秒多，“软着陆”的过程来不及由地面指令控制，需要完全靠计算机判断，并且不可能完全预测。

　　最刺激的是在最后落月的瞬间。减速用的发动机并不是一直工作到降落，而是在距离月面还有一定高度时就停止工作，但已经将速度减到很低。最后“嫦娥三号”用很短的时间“掉”下去，但因为速度很低，时间很短，所以不会产生大的冲击，也不会造成损坏。

　　“这个过程中的关键设备就是月面到‘嫦娥三号’之间高度的测量，我们使用了与神舟飞船着陆类似的技术，也就是用伽玛射线发射到月面，用探测器探测反射的伽玛射线来确定高度。只有精确测量这个高度，由此计算出落月速度，才能实现最后的精确关机。”杨宇光说。

　　落月后，“嫦娥三号”将开始漫长的月球之旅，期间陪同它“探秘”的还有在世界上首次进行科学探测的近紫外光学望远镜、极紫外相机和测月雷达。

　　杨宇光认为，测月雷达的意义非常大，因为过去没有能够探测如此深度的月面巡视器。“我们所说的月面的‘氦-3’资源——可用于将来的受控核聚变——以解决人类的能源问题，就存在于这个深度范围内。”

　　月球基本没有大气，长期遭受宇宙辐射和各种粒子的沉积，因此研究月壤的结构不但有助于研究月球本身的演化历史，还可能发现有关太阳系形成历史的有用证据，甚至能帮助人类预测地球、月球和太阳系今后的演化，以便及早做出安排。

　　近紫外望远镜安装在“玉兔”号月球车的“母舱”——着陆器上。这对于月基天文学来说是开创性的，因为月面的观测条件远比地球表面好，而着陆器的稳定性也优于地球轨道附近的天文望远镜。

　　另外，“嫦娥三号”的遥测系统，可以将相机、雷达获得的图像、数据转换成电信号，利用遥测系统的发射机通过无线电波传回地面。“嫦娥三号”本身不可能将样本带回，由于重量原因也没有“好奇号”那样可进行各种详细分析的实验室，但可以对月壤、月岩的采样进行初步的分析。

　　载入登月史册

　　“嫦娥三号”无疑将在我国“绕、落、回”三步走的探月计划中，写下浓重的一笔，开启一道厚重的探月之门。它将被载入人类的登月史册。

　　在此之前，同样被铭记的还有美国阿波罗月球车和前苏联月球车。在“嫦娥三号”还未真正露面之前，它就已经频频与这两位“前辈”相提并论。

　　“阿波罗”是有人驾驶的月球车，不要求自动化，且时间很短，单从月面巡视技术本身的角度来讲难度不大。所以虽然行动范围很大，但不能说明技术就更高。苏联月球车要靠地面团队遥控，两个月球车任务都专门组织了地面团队进行操控，在70年代对无人探测器来说难度非常大。

　　杨宇光说，“玉兔”号月面巡视器的构造与目前美、欧设计制造的大部分天体表面巡视器的构型是类似的。都采用六轮结构，这对于依靠自主运行的月球车，保障其可靠行进来说是比较稳妥的选择。能源系统采用太阳能电池板和蓄电池，不但为驱动车轮行进和科学探测仪器提供能源，也为月夜期间保温提供保障。前端臂杆上安装的相机，在行进过程中需要进行图像识别，相当于行进过程中的“左右眼”。

　　在“嫦娥三号”之后，就要实施第三步的采样返回计划。那时的探测器不但需要着陆器，还要有能够将月壤、月岩样品带回来的返回舱，以及让返回舱飞离月面并准确返回降落的推进系统。整个探测器将比“嫦娥三号”大得多，要靠未来在海南发射的“长征五号”运载火箭才能发射。

　　杨宇光告诉记者，“绕、落、回”这三步，对于整个探月来说都属于“探、登、驻”这三大步中的第一步“探”。第二步“登”就要实施载人登月计划，这需要低轨道运载能力达到一百吨级的巨型运载火箭，可实施深空任务的载人飞船，以及载人的登月舱。这将是非常宏大的巨型工程项目。

　　在载人登月之后，第三大步“驻”是指建立长期驻留的月球基地。那时的探月活动将从探测阶段进入到应用阶段。也许会产生更多的直接经济效益。但目前还没有解决月球长期驻留、地月往返的经济性等关键问题。

　　虽然”嫦娥三号”设计任务是90天，但因为航天飞行任务都根据一些不确定因素而留有余量，因此我们大可期待它运行更长时间、更广范围。（陈宁）