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国际锐评:"鹊桥"发射成功创人类首次!如何助力中国探月?

2018-05-21 20:50:00 来源:央广网

5月21日早上5点28分,人类首颗地月通信中继卫星——“鹊桥”——通过长征四号丙运载火箭,从中国西昌卫星发射中心发射升空,并成功进入近地点高度200公里、远地点高度40万公里的地月转移轨道。

  “鹊桥”卫星由中国航天科技集团空间技术研究院研制,上面装有迄今人类深空探测史上直径最大的通信天线。它的发射,属于嫦娥四号探月任务的第一次发射。在嫦娥四号探月任务当中,中国将实现人类首次对月球背面的着陆探测以及表面巡视。

  由于月球的自转周期和公转周期相同,月球始终是一面对着地球,一面朝向黑暗的深层空间。人类站在地球上,永远只能看见月球朝向我们的这一面,而月球背对我们的那一面,如果不借助绕月探测器或者着陆器,人类将永远无法了解其真实面貌。

  在过去几十年的探月活动当中,已经先后有美国、苏联(俄罗斯)、欧洲、日本以及中国的探测器实现了对月球的环绕探测、着陆探测甚至是载人探测。月球正面的情况,人类已经看得比较真切了。但月球背面的情况,此前只能通过绕月飞行的探测器和飞船,拍摄过一些为数不多的照片, “雾里看花”地有一些大略的了解。可以说,月球作为距离地球最近的天体,人类却仍然对其“一知半解”。

  在月球背面进行探测尤其是着陆探测,相比在月球正面着陆,最大的一个技术难题就在于通信。探测器着陆在月球背面,由于受到月球本身的阻挡,发出的无线电信号无法传回地球,而地球上发出的无线电信号,探测器同样也接收不到。因此,探测器一进入月球背面的阴影区,就等于是“失联”了。无人探测器就是通过无线电把探测到的各种图片还有信息传回地球的,如果连无线通信都不能建立,探测器在月球表面是否完好着陆就无法保证,更谈不上获得科学成果了。

  我们的手机需要基站进行中继接力才能接入4G网络,如果向月球轨道以外的深空发射一个中继卫星,让它充当一个茫茫太空中的“基站”,探测月球背面的通信问题就迎刃而解了。今天发射的“鹊桥”中继卫星,就是为了完成这个使命而升空的。

  “鹊桥”这个极具中国传统文化色彩的名字,形象揭示出了卫星的功能,就是在地球和月球之间架起一座无形的“鹊桥”,将探测器和地球联系起来。当然,由于地月之间的距离十分遥远,“鹊桥”所要定点的位置还不止于此,它要飞到地球和月球的第二引力平衡点,也就是科学家所称的“拉格朗日2点”(L2)进行定点。在那里,“鹊桥”就像一块反光镜一样,可以无盲区地接收和传递来自地球以及月球背面的信号。

  从发射到定点成功还需要等上几天的时间,等到“鹊桥”定点成功并通过在轨测试之后,嫦娥四号的第二阶段任务,也就是月球探测器的本尊,就可以发射了。这个时间科学家大致是规划到今年年底。嫦娥四号将成为人类首个在月球背面成功着陆的探测器,将放出月球车到月球背面巡视,采集回的图片以及各种科学成果,都将经由“鹊桥”的中继传回地球。

  近年来,中国在大科学技术工程上已经创造过许多世界第一,比如这次发射成功的“鹊桥”以及即将发射的嫦娥四号。这些要归功于中国在工程技术领域的飞速进步。与这些耀眼的工程成就相比,探月工程所瞄准的科学目标更加宏伟,对今后中国科学的进步以及人类科学的贡献,将是更长期的、更具持续性。

  就拿这次即将登陆月球背面的嫦娥四号探测器来说,它的科学任务除了对月球表面的常规勘察以外,还包括对“宇宙黑暗历史”的考察。而这类科研项目已经大大超出了月球科考,属于更加宏大的宇宙学的范畴了。

  科学家是通过射电望远镜,接受来自遥远外太空的微弱电磁波来了解宇宙的历史的。由于地球人类文明日益发达,地球表面乃至近地轨道充斥了人类制造的各种电磁波。因此,科学家希望找到一个没有噪音干扰的地方,来静静地倾听宇宙的声音。而月球背面是一个良好的所在,因为月球屏蔽住了来自地球的电磁干扰。

  因此,当国外的科学家听说中国要发射一台在月球背面着陆的探测器后,都兴奋了起来。他们认为,嫦娥四号对他们的研究是一个重要的机遇。在即将发射的嫦娥四号月球探测器上,将搭载四台来自欧洲的探测仪器。正是中国的航天技术,使得欧洲的科学家终于有机会能够探测宇宙的历史。反过来,正是因为掌握了像嫦娥四号这样的别人没有的核心技术,中国科学家可以与国际顶尖的科学家进行合作,掌握第一手的原创科研数据,大大增强了中国宇宙学界在国际上的话语权。

  目前,人类再次迎来了月球探测的高峰期。美国特朗普政府已经批准建造一个名为“深空之门”的环月轨道空间站,将其打造成开发月球的基地,以及从月球轨道出发探测火星的桥头堡。印度即将于今年发射其首个月球着陆器——月船二号。日本也将不迟于2019年发射其首个月球着陆器。

  人类探测月球的最终目的,一方面是为了将其作为探测深层空间的垫脚石,另一方面也是为了解决好地球上的问题,比如能源问题。因此,探测月球以及今后的载人登月,已经不再是一个纯科学意义上的问题,而是关系到人类永续发展的关键性问题。在这一领域,中国正在快速领先。