嫦娥任务总体布局

  中国探月工程(China Lunar Exploration Project, CLEP),又称“嫦娥工程”。2004年,中国正式开展月球探测工程。嫦娥工程分为“无人月球探测”“载人登月”和“建立月球基地”三个阶段。2007年10月24日18时05分,“嫦娥一号”成功发射升空,在圆满完成各项使命后,于2009年按预定计划受控撞月。2010年10月1日18时57分59秒“嫦娥二号”顺利发射,也已圆满并超额完成各项既定任务。2011离开拉郎日点L2点后,向深空进发现今仍在前进,意在对深空通信系统进行测试。2013年9月19日,探月工程进行了嫦娥三号卫星和玉兔号月球车的月面勘测任务。嫦娥四号是嫦娥三号的备份星。嫦娥五号主要科学目标包括对着陆区的现场调查和分析,以及月球样品返回地球以后的分析与研究。

  中国探月工程经过10年的酝酿,最终确定中国的探月工程分为“绕”、“落”、“回”3个阶段。

  第一期绕月工程将在2007年发射探月卫星“嫦娥一号”“嫦娥二号”,对月球表面环境、地貌、地形、地质构造与物理场进行探测。

  第二期工程时间定为2007年至2016年,目标是研制和发射航天器,以软着陆的方式降落在月球上进行探测。具体方案是用安全降落在月面上的巡视车、自动机器人探测着陆区岩石与矿物成分,测定着陆点的热流和周围环境,进行高分辨率摄影和月岩的现场探测或采样分析,为以后建立月球基地的选址提供月面的化学与物理参数。

  第三期工程时间定在2016至2020年,目标是月面巡视勘察与采样返回。其中前期主要是研制和发射新型软着陆月球巡视车,对着陆区进行巡视勘察。后期即2015年以后,研制和发射小型采样返回舱、月表钻岩机、月表采样器、机器人操作臂等,采集关键性样品返回地球,对着陆区进行考察,为下一步载人登月探测、建立月球前哨站的选址提供数据资料。计划于2017年前后执行嫦娥五号任务,实现无人自动采样返回。为突破和掌握航天器再入返回地球关键技术,工程决定先期实施再入返回飞行试验,即发射一颗飞行试验器,飞抵月球附近后自动返回,以接近第二宇宙速度进入大气层,经跳跃式弹起后,再次进入大气层,并在内蒙古中部地区着陆。此段工程的结束将使中国航天技术迈上一个新的台阶。

嫦娥工程

从1999年开始,国防科工委组织有关部门系统地论证了月球探测的科学目标,2000年,中国科学院通过了对科学目标的评审,并据此科学目标开始研制有效载荷。从2002年起,国防科工委组织科学家和工程技术人员研究月球探测工程的技术方案。经过两年多的努力,深化了科学目标及其实施途径,落实了探月工程的技术方案,建立了全国大协作的工程体系,提出了立足我国现有能力的绕月探测工程方案,确定以探为主要确定以探为主攻方向 , 分“绕”,“落”,“回 ”三步实施。

一期工程——“绕”,2004—2008 年,实现对月球的全球性、整体性和综合性环绕探测 ;

二期工程——“落”,2008—2014年,实现月球软着陆,对月面进行就 位探测和巡视勘察;

三期工程——“回”,2011—2020年,实现月球样品自动取样并安全返回地球。

一期工程——“绕”

一期工程的任务是实现绕月探测,由嫦娥一号任务组成。

嫦娥一号

嫦娥一号卫星2007年10月24日成功发射,经地球调相轨道进入地月转移轨道,实现月球捕获后,在200公里圆轨道开展绕月探测。任务期间,8台科学载荷开展了有效的探测,开展全局性、普查性的月球遥感探测。任务取得圆满成功后,于2009年3月1日嫦娥一号卫星受控撞月。

  1.工程目标

  ① 研制和发射我国第一颗月球探测卫星

  ② 初步掌握绕月探测基本技术

  ③ 首次开展月球科学探测

  ④ 初步构建月球探测航天工程系统

  ⑤ 为月球探测后续工程积累经验

  2.科学目标

  ① 获取月球表面三维影像

  ② 分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点

  ③ 探测月壤特性

④ 探测地月空间环境

嫦娥一号任务轨道

 

二期工程——“落”

二期工程实现月球软着陆和月面巡视勘察等,由嫦娥二号、三号、四号任务组成。

嫦娥二号

二期工程先导星嫦娥二号,于2010年10月1日成功发射,直接进入地月转移轨道,实现月球捕获后,在100公里圆轨道,7种科学载荷开展了多项科学探测,并为后续嫦娥三号任务验证了部分关键技术。

2011年6月9日,嫦娥二号完成预定各项探测任务后,飞离月球轨道,开展了日地拉格朗日L2点探测和图塔蒂斯小行星飞越探测等多项拓展试验,成为了绕太阳飞行的人造小行星,目前距地球超过9000万公里。预计2029年将再次飞回地球附近700万公里处。

1.工程目标

① 突破运载火箭直接将卫星发射至LTO的发射技术;

② 验证100km月球轨道捕获技术;

③ 验证100km×15km 轨道机动与快速测定轨技术;

④ 对“嫦娥3号”任务预选着陆区——虹湾地区进行高分辨率成像试验;

⑤ 试验X频段深空测控技术,验证深空测控体制;

⑥ 试验12Mbps高速数据传输和低密度奇偶校验码(LDPC)遥测信道编码、轻小型CMSO监视和降落相机等高新技术。

  2.科学目标

  ① 获取月球表面三维影像,分辨率优于10m;

② 探测月球物质成分;

③ 探测月壤特性;

④ 探测地月与近月空间 环境。

嫦娥二号任务轨道

 

嫦娥三号

嫦娥三号是二期工程的主任务,于2013年12月2日发射,完成地月转移、绕月飞行和动力下降后,在月球虹湾预选着陆区安全软着陆,巡视器成功驶离着陆器并互拍成像,实现中国航天器首次地外天体软着陆与巡视勘察。探测器携带的8台科学仪器,开展了多项科学探测与巡视勘察,获得大量科学探测数据,实现了预定科学目标。

1.工程目标

① 突破月球软着陆、自动巡视勘察、 深空测控通信、 月夜生存等关键技术,提升航天技术水平;

② 研制月球软着陆探测器和巡视探测器, 建立地面深空站, 获得包括运载火箭、探测器、深空站等在内的功能模块, 具备月球软着陆探测的基本能力 ;

③ 建立月球探测航天工程基本体系 ,形成重大项目实施的科学有效的工程管理方法以及人才队伍,推动我国深空探测 活动的持续发展。 

2.科学目标

 ①月表形貌与地质构造调查。

 ②月表物质成分和可利用资源调查。

 ③地球等离子体层探测和月基光学天文观测。

嫦娥三号任务轨道

 

嫦娥四号

嫦娥四任务是嫦娥三号的备份,正组织论证,优化工程任务和科学探测目标。

三期工程——“回”

二期工程的任务是实现无人采样返回,并开展月球样品地面分析研究。由嫦娥五号、六号任务组成。

嫦娥五号

1.工程目标

① 窄窗口多轨道装订发射、 月面自动采样与封装、 月面起飞、 月球轨道交会对接、 月地转移、 地球大气高速再入、 多目标高精度测控、 月球样品储存等关键技术, 提升我国航天技术水平;

② 实现首次地外天体自动采样返回, 推进我国科学技术重大跨越;

③ 完善探月工程体系, 为载人登月和深空探测奠定一定的人才、技术和物质基础。

2. 科学目标

① 着陆区的现场调查和分析;

② 月球样品的分析与研究。

嫦娥六号

嫦娥六号是嫦娥五号的备份。