对月探测技术研究回顾及展望

人类对月球进行科学探测的半个多世纪以来,经历了第一次探月高潮、探月相对宁静期和第二次探月高潮3个阶段,对月探测技术也经历了飞越月球、环绕月球、硬着陆、软着陆、无人采样返回以及载人登月的发展,水平不断提高。在全月地形探测、构造特征认识以及资源探测上有了许多重大进步,但仍主要集中在月球表层及次表层。从对月探测技术和研究两方面回顾了月球探测的发展历程,并根据目前中国"嫦娥一号"和"嫦娥二号"绕月探测的新技术和其他国家的月球探测情况,在探测手段和研究内容等方面对未来月球探测进行了展望。     

我国首次申报月球地理实体命名获批

本报北京消息 来自国家国防科技工业局的消息称,2010年8月2日,国际天文学联合会（IAU）批准了由我国科学家利用绕月探测工程全月面影像数据首次申报的月球地理实体命名,将月面三个撞击坑分别命名为蔡伦、毕舁和张钰哲,实现了我国月球探测工程科学应用成果在月球地理实体命名上零的突破。     

探月第三步2017年实现

我国绕月探测工程卫星系统总指挥兼总设计师、中国科学院院士叶培建说,探月工程的第一步“绕”已经实现,准备发射第二颗绕月卫星,第二步“落”正在努力,预计2013年前后实现。他说,相比前两步,“回”的难度更大,不仅要完成“落”的全部过程,还要返回,但这一步一定要走,中国载人航天的快速发展,很大程度得益于中国能够把卫星发射出去,再回收,将来人要上月球,也要解决“回”的问题,如果国家能够支持我们顺利立项并且现在就开始前期技术准备,2017年前后则可以完成,目前正在做探月三期“回”的深化论证。     

“嫦娥一号”带回五大成果

据中科院院士、我国绕月探测工程月球应用科学首席科学家欧阳自远介绍,通过对“嫦娥一号”探测数据的分析研究,我们主要取得了五方面的科研成果。     

我国月球探测“三步走”

第一步为“绕”，即发射我国第一颗月球探测卫星，突破至地外天体的飞行技术，实现卫星绕月飞行，通过遥感探测，获取月球表面三维影像，探测月球表面有用元素含量和物质类型，探测月壤特性，并在卫星奔月飞行过程中探测地月空间环境。     

掀开月球开发的大幕

1969年美国宇航员成功地驾驶阿波罗11号登月舱登上月球，引发了冷战时期以美苏为首的两大阵营的空间竞赛，但从另一方面极大地推动了空间科学技术的进步和发展。美苏两个超级大国推动的第一次探月热潮，完全是大国政治竞争的产物，月球成为美苏冷战的极好舞台。29年之后，美国再次发射月球勘探者到达月球。21世纪欧洲、日本、中国、印度也相继研究他们自己的月球探测计划。     

月表形貌特征研究进展及趋势分析

在月球探测及科学研究过程中,对月表形貌特征的认识和分析是月球探测计划的关键任务之一,有助于理解和揭示月球的形态特征及空间分异规律,对于分析月球岩石构造、估算月表年龄、反演月壤厚度、恢复月球的起源和演化历史等都具有重要意义。从月表形貌特征的塑造及表达、宏观特征的分析与定量刻画、月表撞击坑的识别与分类及空间分异特征等几方面进行了归纳和分析,提出了未来月表形貌的研究方向,包括全月球形貌特征的多级分区划分、撞击坑类型的划分、全月球撞击坑空间分异特征及规律的研究、基于撞击坑空间分布探讨月球演化、基于形貌特征的比较行星学研究等。     

我国绕月探测需攻克的难题

继两弹一星、载人航天之后，我国航天事业开始成功迈出第三步——绕月探测。预计将于2007年择机发射一颗围绕月球飞行的卫星，这颗卫星被命名为“嫦娥一号”。     

全球探月热潮

进入21世纪以来,由于越来越多的国家或组织深刻地认识到,探测月球对政治、经济和科技等许多方面都有十分重要的意义,所以随着科技和经济的飞速发展,尤其对能源需求的日益加剧,欧洲、日本、中国、印度和美国先后成功发射了各自的月球探测器,并取得了大量科技成果,从而在全球掀起了探月热潮。     

全月球撞击坑形貌特征的识别与多指标表达

全月球撞击坑数据是支撑月表形貌研究以及月球工程探测和科学研究的重要基础性数据,其全面性、精确性是衡量一个国家科技水平甚至综合国力的重要指标。基于嫦娥一号、Clementine多光谱等探月数据,智能化人工提取了全月球106030 个直径大于500 m的撞击坑,在IAU 公布的有名称的撞击坑及其描述形貌特征指标的基础上,建立了描述全月球撞击坑形貌特征的指标体系并获得了所有撞击坑指标的属性值。针对现阶段尚无一套完整的全月球撞击坑数据库的现状,采用面向对象的Geodatabase数据模型组织全月球撞击坑数据,构建了包含位置、大小、形状、坡度、方向、中央峰、辐射纹等7 个大类52 个小类指标的全关系型数据库,其可对撞击坑空间数据和属性数据进行一体化管理,实现了对撞击坑数据的存储、检索、处理和应用,为其他月球科学研究基于数据库进行数据挖掘和应用提供了海量基础数据,为后续月球其他资源数据库的构建提供借鉴。今后将进一步完善更新维护全月球数据库的工作。     

人类可望从月球获取能源

中国科学院院士、中国探月工程首席科学家欧阳自远说，科学技术的发展，将使月球上两种资源给地球能源问题带来希望：一是月球的太阳能；二是月壤中气体，如氢、氦、氖、氩、氮等资源，尤其是核聚变燃料氦-3。     

我国正在研究火星探测方案

以嫦娥一号卫星7日准确进人127分钟月球轨道为标志,中国航天史上最远的“长征”以近乎完美的方式宣告“成功”。据悉,与月球探测相协调,我国对火星、小行星、彗星以及行星际空间探测的方案研究也正在进行当中。     

我国登月机器人开始热身

随着“神舟四号”年底发射日期的初步确定、中国载人航天梦想实现日期的逐渐临近,科学家们的眼光越来越集中到深空探测领域,而月球探测作为深空探测的第一步更是吸引了众多目光。 作为我国研制月球机器人的领头羊,清华大学的专家教授们为此付出了很多的心血。清华大学计算机系副教授朱纪洪建议记者首先从概念上了解月球机器人。据他介绍,月球机器人又可以称作月球车,就是对月球进行考察、分析、取样的专用车辆,分为无人遥控和有人驾驶两种。我国研究的重点主要在无人遥控上面。     

我国将在2020年前完成对月球的无人探测

根据有关规划,我国将在2020年前,分三步完成对月球的无人探测。第一步是对月球进行环绕遥感探测;第二步是实现软着陆探测器落在月球表面上,并实地考察月球;第三步,探测器不但要降落在月球表面,而且要从月球采集样品送回地球供人们研究。     

月面高差堪比地球

运行已满一年的我国首颗探月卫星嫦娥一号,在国际上首次获得月球南北极高程数据。昨天,中科院上海技术物理研究所透露,该所采用国产核心部件研制的星载激光高度计,通过中科院国家天文台地面数据处理与合成,已成功获取全月球表面的数字高程模型图,其中包括此前不详的月球南、北两极高程图。     

如何讲授月相变化

在宇宙中的各个天体中，距地球最近的天体是月球。月球作为绕地球运转(实际上是地月绕它们的公共质心运动，这个公共质心并不是地球中心，而在地球内部，距地球中心有一定距离，近似的认为月球绕地球运转)的唯一一颗天然卫星，与地球的关系极密切。例如夜晚月光的自然照明、潮汐现象的产生、根据月相出现的空间位置可以大致判断方向、农历历法及星期的由来等。月球留给人们最深印象的是月亮的圆缺变化。     

“中国第一幅全月球影像图”精彩亮相

11月12日15时05分,根据中国首颗探月卫星嫦娥一号获取数据制作完成的“中国第一幅全月球影像图”正式亮相。这是中华民族呈现给世界的第一幅全月球完整图景,也是迄今为止,“世界上已公布的月球影像图中最完整的一幅影像”。这幅来自中国的月境真实影像,涵盖了神秘月境的全部“领地”：由嫦娥一号卫星拍摄的589轨图像数据处理完成,覆盖了月球西经180度到东经180度,南北纬90度之间的范围。     

月球陨石: 月球的物质组成及其演化历史的见证

月球陨石是遭受小行星物质撞击溅飞出来的月球岩石样品,是研究月球物质成分和演化历史的重要对象。自1979年发现和确认了第一块月球陨石（ALHA 81005）之后,至今已收集到136块月球陨石样品。虽然Apollo计划和Luna计划回收了382kg月球样品,但由于飞船登陆采样位置有限,月球陨石对了解月球的物质组成和成因演化提供了重要补充。除了少量具有结晶结构的岩石类型以外,大部分月球陨石为碎屑岩,这些碎屑岩主要有三类：高地斜长角砾岩、月海玄武质角砾岩、和高地斜长质-月海玄武质混合角砾岩。根据岩性分析,尤其是岩屑,月球陨石中存在斜长岩、玄武岩、辉长岩、橄长岩、苏长岩、KREEP岩。在月球陨石中逐渐发现了不少克里普岩组分,其中SaU169中VHK的富KREEP成分可能代表了月球中的原始富KREEP岩浆源,这为探索月球中KREEP成因提供重要信息。据研究,现已发现了6对溅射成对月球陨石,同时,发现了9个可能的月球陨石来源区域。后成合晶现象的发现对月球表面冲击变质作用研究具有重要的意义。此外,月球陨石同位素年龄和稀有气体成分研究不但获得了月球岩石结晶和月壳形成过程,同时获得了月球表面的冲击变质历史。     

月表高程分布特征及其分级标准初探

月球是地球的唯一天然卫星,也是现阶段深空探测的主要天体。月表形貌研究有助于了解月球的状态、结构和组成,能够为探究月球起源和演化等科学问题提供直接、可靠的证据。与地貌分类相比,月貌研究起步较晚,发展较为缓慢。尽管月貌研究已取得了一定进展,但月球形貌分类过程中仍旧缺乏对于形貌指标,如高程等的应用,对于形貌特征的描述仍存在部分缺失。本文通过分析月球表面高程的整体特征以及月海、撞击坑、南极艾肯盆地等典型地质构造单元的高程特征,认为-2500 m等高线能够较好的区分月海内部区域;-1500 m等高线能够较好的区分月海区域与月陆区域;1000 m等高线与南极艾肯盆地边界拟合程度较好;3000 m等高线能够较好地突出月陆地区撞击坑的边界。在此基础上,提出以-2500 m、-1500 m、1000 m、3000 m 4个高程值作为月球形貌分类体系中的高程分类标准,将月球表面划分为极低海拔、低海拔、中海拔、高海拔和极高海拔5个形貌类型。     

“嫦娥二号”探月工程中的地理问题

共和国迎来第六十一个生日之际,万众瞩目的“嫦娥二号”腾空而起,直飞月球。与首次奔月的“嫦娥一号”相比,“嫦娥二号”首次运用火箭将卫星直接送入地月转移轨道,进入工作轨道时间更快、测量精度更高、试验项目更多,绕月飞行轨道高度由200公里降至100公里,离月球更近了。