國家航天局負責(zé)人孫來燕透露，中國探月工程將于今年正式啟動實施，探月工程分“繞”、“落”、“回”三個階段。作為深空探測的第一步，計劃在2007年前發(fā)射第一顆探月衛(wèi)星，實現(xiàn)繞月飛行的目標；爭取分別在2010年前和2020年前實現(xiàn)“落”和“回”的目標。日前，文匯報記者就探月和探月車的研制情況，采訪了哈爾濱工業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院院長鄧宗全教授。
歲末的一場大雪，把北國冰城哈爾濱裹得潔白一片。
沒想到，采訪哈爾濱工業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院院長鄧宗全教授，卻是在糾正我的一個錯誤中開始的。我說，這次我來哈爾濱是專門為采訪有關(guān)“中國登月車”研制情況的。
是探月，不是登月
鄧宗全教授糾正說，探月和登月不能混為一談。根據(jù)我們國家的科學(xué)技術(shù)進步水平、綜合國力和國家整體發(fā)展戰(zhàn)略以及參考世界各國“重返月球”戰(zhàn)略目標和實施計劃，我國的月球探測應(yīng)以不載人為宗旨�！笆翘皆�，不是登月�！�
他告訴我，代號為“嫦娥工程”的中國月球探測計劃正在緊張有序地進行著，中國首次探月活動有可能在今后未來三年左右的時間內(nèi)實現(xiàn)。國家將在2004年1月中旬召集中國科學(xué)院、國防科工委和中國航空航天部門的專家，對中國探月工程的有關(guān)問題進行協(xié)調(diào)。
其實，國家航天局早在2001年就開始組織科學(xué)家和相關(guān)科研單位，對中國探月工程開展了工程的前期論證和方案設(shè)計工作；最近兩年又進行了技術(shù)方案的論證，并對工程的關(guān)鍵技術(shù)進行了攻關(guān)�，F(xiàn)在一切都在按照預(yù)定的要求按部就班地進行著，且已進入了工程的研制階段。我國目前正在進行的月球探測一期工程——“嫦娥一號”工程，將大部分采用現(xiàn)有的成熟技術(shù)，一般情況下不存在無法攻克的技術(shù)難題。中國將利用現(xiàn)有成熟技術(shù)并在此基礎(chǔ)上作適應(yīng)性修改，以滿足繞月飛行條件。有消息說，繞月探測衛(wèi)星將在“東方紅三號”衛(wèi)星上安裝探月專用儀器；運載火箭將以“長征三號甲”火箭為基礎(chǔ)進行改進；發(fā)射場有可能選擇在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心；衛(wèi)星測控任務(wù)則由衛(wèi)星測控網(wǎng)和天文觀測網(wǎng)聯(lián)合承擔(dān)。
但由于這一工程的目標是發(fā)射一顆月球探測衛(wèi)星并使其能繞月旋轉(zhuǎn)，而研制這一衛(wèi)星里面的所有設(shè)備，以及軌道、運載、測控、地面接收等一系列系統(tǒng)的建立，還需要花費大量時間。因此，要實現(xiàn)首次探月這一目標估計在3年左右時間才能實現(xiàn)。
中國探月“三步走”
我國月球探測近期規(guī)劃共分為“繞”“落”和“回”三個階段。“繞”就是研制和發(fā)射中國第一顆月球探測衛(wèi)星，對月球進行全球性、整體性與綜合性探測，以獲取月球的三維立體圖像等；“落”就是發(fā)射月球軟著陸器，試驗月球軟著陸和月球車巡視勘察，就地對月球進行探測，并開展月基天文觀測等；“回”就是不僅向月球發(fā)射軟著陸器，而且發(fā)射小型采樣返回艙，采集關(guān)鍵性月球樣品返回地球。目前我國月球探測的所有工作都在圍繞“繞”這一目標進行著。
月球探測第一期工程，也就是我們所說的“嫦娥一號”繞月工程將實現(xiàn)什么樣的科學(xué)目標？也就是我們的月球探測工程到底想干點什么。據(jù)了解，月球探測工程主要有四大任務(wù)。其一、獲取月球表面三維立體影像，精細劃分月球表面的基本構(gòu)造和地貌單元，進行月球表面撞擊坑形態(tài)、大小、分布、密度等的研究，為類地行星表面年齡的劃分和早期演化歷史研究提供基本數(shù)據(jù)，并為月面軟著陸區(qū)選址和月球基地位置優(yōu)選提供基礎(chǔ)資料等；其二、分析月球表面有用元素含量和物質(zhì)類型的分布特點，主要是勘察月球表面有開發(fā)利用價值的鈦、鐵等14種元素的含量和分布，繪制各元素的全月球分布圖，月球巖石、礦物和地質(zhì)學(xué)專題圖等，發(fā)現(xiàn)各元素在月表的富集區(qū)，評估月球礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用前景等；其三、探測月壤厚度，即利用微波輻射技術(shù)，獲取月球表面月壤的厚度數(shù)據(jù)，從而得到月球表面年齡及其分布，并在此基礎(chǔ)上，估算核聚變發(fā)電燃料氦-3的含量、資源分布及資源量等；其四、探測地球至月亮的空間環(huán)境。月球與地球平均距離為38萬公里，處于地球磁場空間的遠磁尾區(qū)域，衛(wèi)星在此區(qū)域可探測太陽宇宙線高能粒子和太陽風(fēng)等離子體，研究太陽風(fēng)和月球以及地球磁場磁尾與月球的相互作用等。
那么，怎樣才能與嫦娥近距離“接觸”呢？據(jù)中國空間技術(shù)研究院月球探測衛(wèi)星總指揮兼總設(shè)計師葉培建介紹，將月球探測衛(wèi)星送入月球軌道采取多級推進的方式。按照方案，衛(wèi)星在和運載火箭分離后，將先在圍繞地球的軌道上運行3——4圈，逐步加速，最后到達地—月轉(zhuǎn)移軌道的入口速度，衛(wèi)星沿大橢圓軌道飛向月球。地——月轉(zhuǎn)移軌道，為保證衛(wèi)星正確進入月球附近預(yù)定的位置，需進行2——3次軌道中途修正。在月球附近，為實現(xiàn)衛(wèi)星環(huán)繞月球運動，需對衛(wèi)星進行減速。通過三次近月點制動，逐步降低軌道的近月點，最終進入距月面200公里的工作軌道，開始進行科學(xué)探測活動。“與嫦娥對話”大概整個需要8——9天的時間，衛(wèi)星將攜帶CCD立體相機、成像光譜儀、激光高度計、γ/X射線譜儀、微波探測儀、太陽高能粒子探測器、低能離子探測器七類探測儀器完成科學(xué)探測目標任務(wù)。
3輛月球探測樣車制成
從2000年5月開始，哈爾濱工業(yè)大學(xué)就著手開始進行月球探測車的研制及相關(guān)技術(shù)的研究，已經(jīng)研制出了三種類型的月球探測車原理樣機。鄧宗全教授把兩輪并列式月球探測車、行星越障輪式月球探測車和搖臂——轉(zhuǎn)向架式月球探測車一一為我進行了現(xiàn)場的演示。其中兩輪并列式月球探測車采用兩輪支撐，獨立驅(qū)動，并利用重心偏離產(chǎn)生的驅(qū)動力矩進行驅(qū)動，使整車的驅(qū)動性能得以增強。該車機械結(jié)構(gòu)簡單，運動速度快，易于控制，且具有機動靈活，可靠性高，避障能力強，調(diào)整方向迅速及翻轉(zhuǎn)后自動復(fù)位能力強等特點。六輪搖臂——轉(zhuǎn)向架式月球探測樣車、兩輪并列式月球探測樣車和行星輪式月球探測樣車，它們的尺寸大約為高50厘米，寬60厘米，長80厘米，材質(zhì)為鋁合金等普通金屬。行星輪式月球探測樣車開過來時，鄧宗全教授往車輪下放了兩塊紅磚，只見它就像是一位驕傲的將軍，一越而過。他告訴記者，其中六輪搖臂——轉(zhuǎn)向架式月球探測車是仿造美國登月時的“索杰娜”型月球車制成的，而兩輪并列式月球探測車是由哈工大自行研制的。三款樣車針對不同環(huán)境下對月球車平穩(wěn)性、越障性、速度和抗顛覆性的要求而設(shè)計，尺寸、重量和外形也各取所需。
由于月球環(huán)境復(fù)雜，所以必須先研究樣車，通過樣車在模擬環(huán)境試驗中得到科學(xué)數(shù)據(jù)，再研制真正的登月車。目前，登月車有小型化的趨勢，鄧宗全教授告訴記者，多車、群控的月球車是發(fā)展方向，我們也正在朝這方面而努力。所謂多車群控，就是指將多個車運往月球，每個車具有各自的功能，每輛車能完成一項具體的任務(wù)。
為了實現(xiàn)軟著陸，把車平穩(wěn)地運到月球上，需要整個系統(tǒng)的支持。因此，月球車作為一個關(guān)鍵的設(shè)備固然很重要，但其他設(shè)備也是非常龐大的。他認為，現(xiàn)在，我們設(shè)計的樣車只是在地面性原理上的樣車，與實際的月球環(huán)境還有很大差別。我們下一步的工作就是要對月球車的材料、物理性能進行研究。
鄧宗全教授表示，他們下一步的工作，就是要實現(xiàn)多車系統(tǒng)。即主車和輔車相互依托，三車互相配合，實現(xiàn)探測月球的一系列工作。月球車的主要用途是完成代替人進行科學(xué)考察、獲取信息。通過月球車，可實現(xiàn)勘探地質(zhì)構(gòu)造、地形等，還可以安放地震儀記錄月球的月震以及小行星對月球的撞擊情況，最終了解月球的現(xiàn)狀和演化。
新聞背景
月球及月球探測
月球是地球唯一的一顆天然衛(wèi)星，距地球平均距離38萬公里。月球內(nèi)部由月核(半徑700公里)、月幔(半徑1000公里)和月殼(厚度70公里)組成，與地球相似。由于沒有大氣層，月球表面巖石受到各種小天體頻繁撞擊后，形成了一層厚度大約在3至20米之間的月壤。
月球內(nèi)部的地質(zhì)構(gòu)造活動歷史集中在距今46億至31.5億年前，其內(nèi)部能量也已于這一時期消耗殆盡，因此月球上沒有明顯的磁場存在。自距今31.5億年以來，月球?qū)嶋H上只是一個固化的巖石軀殼在圍繞地球旋轉(zhuǎn)。1959年以前，人類對月球只能用望遠鏡和裸眼進行觀察。1959至1976年，美國和前蘇聯(lián)先后向月球發(fā)射了80多個月球探測器，其中有45個取得成功。1969年7月，美國阿波羅11號飛船登月成功，首次實現(xiàn)了人類登月的夢想。1976年以后的18年，由于多方面原因，人類月球探測進入一個寧靜期。這一期間，世界各國均未對月球進行新的探測。1994和1998年，美國成功發(fā)射“克萊門汀”和“月球勘探者”號月球探測器，對月球形貌、資源、水冰等進行了探測，標志“又快、又好、又省”的月球探測新時代的開始。
文/本報記者曹家驤
