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又一艘嫦娥飛船即將立項!地外星球天女散花,俄羅斯要來幫場子

嫦娥探月工程自2004年立項啟動以來至今已有15年,期間連續成功發射嫦娥一號、二號、三號、五號T1、四號,以及鵲橋號中繼衛星,共計6艘飛船,是21世紀人類已經實施的最大規模月球探測工程,而這又是一個對比發達國家從望塵莫及到引領全球的逆襲案例

按照「繞、落、回」三步走規劃嫦娥探月共分三期工程,嫦娥三號成功登陸月球正面標誌著二期工程目標順利實現,而5年前發射的嫦娥五號T1試驗器則是三期工程先導星,該探測器成功驗證了月地返回技術。

那麼三期工程收官之後我們該走向何方?

在嫦娥探月工程刺激下越來越多的國家開始加入探月大軍,目前總計有4國8艘無人登月飛船計劃發射,與此同時大洋彼岸更是進一步提出載人重返月球計劃。在月球探索競爭日趨白熱化的當下,我們更要未雨綢繆,思考如何鞏固擴大在月球探測領域的優勢地位。

星空浩瀚無比,探索永無止境。今年年初嫦娥四號代表人類首次登陸月球背面就已經給出了答案,該探測器並不屬於原有的一二三期工程,而是嫦娥探月四期工程的首發飛船,同時也揭開了一個更為龐大的月球探測計劃的神秘面紗,筆者將其稱為嫦娥探月工程2.0階段

嫦娥探月1.0階段中的一二三期工程主要聚焦繞月衛星、登月器、巡視器等平台建設問題,攻克了深空測控、變推力降落髮動機、智能避障降落系統、月面機動、月球軌道交會對接等工程技術難題,系列瓶頸的突破為2.0階段深度探索月球、開發月球奠定了基礎。

嫦娥探月2.0階段將採取「無人探月」與「載人探月」雙線並進發展策略,隨著智能化技術進步,無人探月效率甚至要比載人探月更高,尤其是效費比更有優勢,因此即便要實施載人探月,無人探月也決不能荒廢。根據任務規劃在嫦娥四號之後我們還將發射嫦娥五號、嫦娥七號、嫦娥六號、嫦娥八號共計四艘探月飛船,它們將分別於2020年、2023年、2024年、2026年發射。

嫦娥五號執行月球採樣返回任務,嫦娥六號執行月球南極採樣返回任務,帶回月球樣本是這兩艘飛船的科研價值,但這哥倆的工程價值卻更為重大,那就是驗證月面起飛返回技術,嫦娥五號、六號與載人登月飛船相比除了沒有生命保障系統,其他幾乎完全一樣

我們目前正在大力推進921重型載人火箭,以及新一代載人飛船與載人登月器的研製工作,探月總師吳偉仁更是明確提出2030年載人登月的總目標,顯而易見載人登月我們已經在路上。

然而還有比載人登月更激動人心的項目,探月工程嫦娥四號任務應用科學首席科學家嚴俊近日披露,我國嫦娥七號和八號很快就要立項。其中嫦娥七號將對月球南極進行一次綜合性考察,八號將驗證月面3D列印建站技術

我們可以看到自嫦娥五號之後我國後續月球探測活動都將聚焦月球南極區域,主要是因為這裡有極晝區域,不用過多考慮月夜極低溫帶來的嚴酷考驗,同時南極隕石坑永夜區中有大量水冰,是未來深度開發月球的基礎性資源。

正如前文所述嫦娥探月2.0階段將是深度探索月球,而嫦娥七號將發揮中流砥柱作用,該飛船計劃在月球南極,對月球的地形地貌、物質成分、空間環境進行一次綜合探測任務。

能承擔如此多樣化的考察任務就意味著嫦娥七號能力不一般,這是一艘集合5大任務艙段的大型登月飛船,對比嫦娥四號體量至少大出將近3倍,分別由軌道器、中繼星、落月器、巡視器、飛越器組成,屆時它們將在月球上空上演一幕天女散花

嫦娥7號抵達環月軌道後落月巡視器組合體分離,爾後中繼星分離進入中繼服務軌道,落月巡視器進入下降軌道後在中繼星支持下開始著陸月球南極,抵達月面後巡視器與落月器分離,爾後月球上空的軌道器與飛越器分離,爾後飛越器採用慣性彈道方式對月球南極隕石坑永夜區進行抵近探測,進一步掌握水冰資源分布情況。

得益於嫦娥探月1.0階段打下的平台基礎,嫦娥7號有著很多現成的貨架產品可供使用。比如軌道器直接繼承嫦娥五號軌道器,作為飛船軌道機動的服務艙,落月器也可以直接繼承嫦娥三號/四號落月器。

月球上空天女散花式的分離操作並不是嫦娥7號的最大亮點,真正亮點在於壽命設計的巨大變化。目前正在月球背面超期工作的玉兔二號月球車原設計壽命是3個月,而嫦娥7號月球車的設計壽命則是整整8年,以2023年落月時間計算,這輛月球車能一直工作至21世紀第四個十年的2031年,設計壽命一下子拉長32倍,背後則是設計、材料工藝的巨大進步。

嫦娥7號軌道器與著陸器設計壽命也同樣是8年,中繼星更是達到了10年標準。軌道器將作為長期對月球全球觀測的前哨站,類似美國NASA如今正在月球上運行的LRO月球勘測軌道器,中繼星十年壽命則是進一步考慮到下一步嫦娥八號乃至載人登月的信號中繼服務考慮。

俄羅斯航天機構看到規模如此宏大的嫦娥7號探月飛船也忍不住要來幫幫場子,就在上個月雙方正式敲定嫦娥7號與俄月球-26號繞月衛星協作探月的方案,由於嫦娥7號要登陸的是月球南極區域,有中繼通信需求。

誠然嫦娥7號自身就攜帶有壽命長達10年的中繼星,但月球南極中繼通信沒有地月引力平衡軌道可供使用,也就無法實現一顆中繼星完成不間斷測控服務的要求,所以針對南極的登月任務中繼星越多測控覆蓋時段就越長,如果再次選擇月球背面南極區域,那麼中繼通信要求就更高,所以俄羅斯月球-26號來幫忙我們是十分歡迎的。

但是要知道這個幫忙我只能將其視作錦上添花之舉,因為該國自上世紀90年代分家以來至今尚沒有發射任何一艘月球探測飛船,他們能不能保證月球-26號成功進入繞月軌道是一個問題,畢竟技術斷檔了幾十年。然而即便沒有月球-26號,嫦娥-7號也能獨立完成一系列探月任務

當我們足夠強大之時,這種合作會越來越多,比如嫦娥四號就合作搭載了荷蘭、德國、瑞典、沙烏地阿拉伯等國的科學載荷,計劃登陸月球南極區域的嫦娥六號採樣返回器也已於去年10月向國際社會發布了10公斤合作搭載空間,義大利也在與我們洽談天宮空間站共建實驗艙段事宜。正所謂「你若盛開,蝴蝶自來。」就是這個道理。

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