“明月幾時有?把酒問青天。不知天上宮闕,今夕是何年?”仰望夜空,一輪明月以無窮的魅力引人暢想。今天,我國航天技術(shù)的發(fā)展,即將讓嫦娥奔月的美麗傳說變成現(xiàn)實?,F(xiàn)在,就讓我們一起來了解我國的探月工程。
如何認識宇宙?
人們通常會問,我們的地球是怎么樣形成的,月球是怎么樣形成的?目前比較成熟的理論通常認為是宇宙大爆炸的原因。宇宙大爆炸理論認為宇宙一開始是沒有的,后來因為大爆炸才形成了宇宙,然后氣體膨脹,形成了各種不同的物質(zhì);然后進入了“黑暗時期”,有一些輻射;然后再形成了一些結(jié)構(gòu)。通常我們把這個時期稱作宇宙的“第一縷曙光”,科學家們制造一些大型望遠鏡來探索宇宙起源時期的一些信息。
生命是很短暫的,46億年以前只有單晶體,到了6億年以前出現(xiàn)了三葉蟲,而陸地上的生命出現(xiàn)更晚,基本上出于4億年以前,而人類的歷史更是短暫,如果我們以人類的壽命100年來算的話,我們現(xiàn)在停留在非常短的時間,相當于整一分鐘。
那么這短暫的“一分鐘”內(nèi),我們怎么了解宇宙?宇宙是大爆炸之后慢慢形成的,因此我們可以通過不同的方式來關(guān)注不同時期的信息。最簡單的辦法是通過肉眼來觀察宇宙,包括太陽、月亮等天體,但這樣觀測的信息量太小。從伽利略發(fā)明第一臺望遠鏡開始,通過望遠鏡,我們慢慢地把宇宙拉近,觀測宇宙更早期的一些信息。
現(xiàn)在我們用大型光纖望遠鏡,通過光纖望遠鏡我們可以看到很多天體,比如月球的環(huán)形山,還有八大行星等,比較直觀。另外一方面,天體的輻射不僅是光纖輻射,還有其他恒星內(nèi)輻射,因此我們發(fā)展了室內(nèi)天文學、發(fā)射人造衛(wèi)星等方式來研究宇宙。在美國等西方發(fā)達國家以及中國,還通過發(fā)射探測器,用近距離拍攝的方式來研究星體的性質(zhì),或者取回樣本進行研究。通過這些方式,人類對宇宙的認識不斷提高。
我國的探月工程
我們對月球向往已久,自古以來就有很多美麗的傳說,比如嫦娥奔月。我國的 “嫦娥工程”,也就是取自這個傳說。在探月工程里,大型無線電望遠鏡做出了貢獻。
嫦娥一號
探月工程分成三個部分:“探”“登”“駐”。“探”相當于敲門,這個階段人類派出月球探測儀來訪問月球。我們現(xiàn)在的嫦娥一號繞月探測工程就相當于這個階段里的一部分。
第二個階段就是“登”,即航天員登上月球,包括采集樣本、放置探測器等等,這個階段美國69年已經(jīng)實施了。
第三階段是“駐”。派航天員帶一些設(shè)備,進行短期停留,并把設(shè)備安置好。航天員回來后,我們通過無線電對這些儀器設(shè)備進行控制,這些設(shè)備也可以對月球進行長期探測研究。另一個是在月球上建立有人照料的月球情報站,使人能在月球上生活(當然可能是在密封的槽里面,或是穿著宇航服)。由于地球的引力非常大,我們可以先把設(shè)備運到月球上,在月球上建立基地,然后再從月球出發(fā),這樣我們可能會走的更遠。因為一次性從地球發(fā)射的話,需要很多能量,如果通過月球來發(fā)射,月球的引力比地球小很多,發(fā)射的速度會更高。
現(xiàn)在探月工程仍處是在“探”的階段。這個階段又分為“繞”、“落”、“回”。“繞”就是發(fā)射一顆衛(wèi)星繞著月球轉(zhuǎn),通過衛(wèi)星里面的設(shè)備對月球進行探測、拍攝照片等,一次“繞”是在200公里的高度進行繞月,對月面進行前期的探測;“落”,就是在月球上發(fā)射著陸器進行勘察,甚至在月球上放置望遠鏡,通過月球觀察星空。初步階段,因為載重量的關(guān)系,由于望遠鏡會做的很大,目前只能是非常小的望遠鏡;“回”就是從月球上采集標本回來。
從2007年開始到2010年,完成“探”的三步驟“繞落回”。2010年下半年,我國會發(fā)射一個先導星,先導星還是“繞”,但是對“落”有很多準備,包括對“落”的地點進行相關(guān)拍攝,確保以后“落”的順利進行。
天文觀測與嫦娥工程
探月工程中,地面與測控部分的工作需要使用望遠鏡。關(guān)于測控系統(tǒng),原來測控的最遠距離是8萬公里(比如地球雙星)。探月工程中是38萬公里,提高了很多,整個軌道設(shè)計也非常詳細。據(jù)了解,美國的探月工程在全球造了幾個70米口徑的大型望遠鏡,放在本國國土、西班牙、澳大利亞,地球不管轉(zhuǎn)到哪個方向都會對月球進行實時跟蹤,我們嫦娥一號的測控工作都是用現(xiàn)有設(shè)備來完成的。
測控系統(tǒng)
天文系統(tǒng)在航天工程里面的實施應用是我們中國的一個創(chuàng)舉。測控系統(tǒng)是首次將天文的觀測系統(tǒng)用到對衛(wèi)星的空間位置進行觀測上,保證測控精度。應用于嫦娥工程的測控系統(tǒng)使我國的航天測控能力邁上了一個新的高峰。
讓我們認識一下測軌的路段。最初是24小時的調(diào)相軌道,從火箭脫離到調(diào)相,測控系統(tǒng)會一直跟蹤觀測,然后把觀測數(shù)據(jù)送到北京航天控制指揮中心。這些數(shù)據(jù)的延遲在10分鐘以內(nèi),這10分鐘看似很長,但對天文系統(tǒng)來講已經(jīng)是非常不容易了。因為數(shù)據(jù)量很大,需要把數(shù)據(jù)記錄下來集中處理才能得到結(jié)果。另一方面北京航天中心把得到測距數(shù)據(jù)與測角數(shù)據(jù)結(jié)合在一起,能夠很好的對衛(wèi)星進行測量??梢詼y出衛(wèi)星易道后,大概會是在什么樣的位置,并重新進行跟蹤測量。
“嫦娥一號”帶回的禮物
(審核編輯: 小王子)
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