歐陽自遠(yuǎn)：中國完全具備月球探測能力
若是從時(shí)間上回答，很多人都能給出答案——2007年！在國防科工委不久前公布的探月時(shí)間表里，“嫦娥”一號(hào)將于2007年進(jìn)行首次繞月飛行，從而正式邁出中國探月第一步。
但若將其作為科學(xué)問題來解答，連探月工程首席科學(xué)家歐陽自遠(yuǎn)也無法將其量化。歐陽院士在正在海南博鰲召開的中國科協(xié)2004年學(xué)術(shù)年會(huì)上接受記者采訪時(shí)描繪了“嫦娥”一號(hào)的科學(xué)目標(biāo)，他說，“嫦娥”一號(hào)飛天后，科學(xué)家期望能借此獲取月球表面三維影像、分析月球表面有用元素含量和物質(zhì)類型的分布特點(diǎn)、探測月壤特征與厚度、探測地月空間環(huán)境。但當(dāng)記者問及為達(dá)到上述目標(biāo)，現(xiàn)階段“嫦娥”一號(hào)研制過程中究竟還有多少技術(shù)難關(guān)時(shí)，歐陽院士直搖頭：“我實(shí)在無法將其量化�！�
歐陽院士說，我國啟動(dòng)探測月球工程已經(jīng)論證了10多年，而他也從20世紀(jì)60年代開始研究月球。他認(rèn)為，我國完全具備開展月球探測的能力，也完全有能力完成對月球的精細(xì)研究。
他認(rèn)為，我國已經(jīng)建立起了完整配套的航天工程體系，這些基礎(chǔ)設(shè)施和研制條件為我國開展月球探測工程奠定了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)。其中，東方紅—3號(hào)可作為月球探測衛(wèi)星平臺(tái)；長征—3甲運(yùn)載火箭可滿足發(fā)射月球探測衛(wèi)星的要求；我國現(xiàn)有的S頻段航天測控網(wǎng)，可完成首期月球探測的測控任務(wù)。從以上條件看，我國具備了月球探測數(shù)據(jù)的接收、處理和解譯能力。
“上個(gè)世紀(jì)，當(dāng)美國、前蘇聯(lián)都邁向月球的時(shí)候，中國還沒有這個(gè)能力。所以，我們起步晚了。但是，今天的中國，一切都在發(fā)生著深刻的變化。我們一年的國民生產(chǎn)總值達(dá)到十幾萬億，中國的綜合國力在增強(qiáng)，中國的科技在發(fā)展，中國也培養(yǎng)出了大批科技人員，中國普通老百姓的生活水平也大幅度提高，我們已經(jīng)有條件有能力走向月球�！睔W陽院士滿懷信心。
葉培建：所遇難點(diǎn)非近地飛行器可比
中國空間技術(shù)研究院的葉培建院士在分會(huì)場所作的報(bào)告中也指出了“嫦娥”一號(hào)的技術(shù)難點(diǎn)。
葉培建院士談到，與現(xiàn)有所有衛(wèi)星與飛船不同，我國第一個(gè)月球探測器——“嫦娥”一號(hào)需要從地球奔向月球(約38萬公里至40萬公里，目前我國航天器所達(dá)到的距地球最遠(yuǎn)距離為7萬公里)并繞月飛行一年，必然會(huì)遇到過去近地飛行器所未遇見過的一系列技術(shù)難點(diǎn)，包括：
——如何選擇一條合適的地月轉(zhuǎn)移軌道，實(shí)現(xiàn)從地球到月球的飛行，繼而準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定的環(huán)月軌道，并在異常復(fù)雜的月球引力場下維持軌道。這需要進(jìn)行地月轉(zhuǎn)移軌道的分析求解、建立中途修正的數(shù)學(xué)模型、研究利用調(diào)相軌道擴(kuò)大發(fā)射窗口的能力、進(jìn)行軌道高度控制策略和優(yōu)化設(shè)計(jì)等；
——由于測控和通信需基于現(xiàn)有的基礎(chǔ)條件完成，在沒有大天線的前提下，要完成38萬公里的測控和數(shù)據(jù)傳輸就需研究現(xiàn)有測控體系的適應(yīng)性及與天文測量VLBI系統(tǒng)聯(lián)合使用的可能性，衛(wèi)星必須作出較大貢獻(xiàn)，要研制高增益的兩自由度定向天線，同時(shí)要配置高增益的全向天線；
——衛(wèi)星從發(fā)射到奔月、繼而環(huán)月，要經(jīng)歷多次復(fù)雜的軌道和姿態(tài)機(jī)動(dòng)，而且有幾個(gè)機(jī)動(dòng)點(diǎn)在時(shí)機(jī)上是唯一的，風(fēng)險(xiǎn)很大。另外整個(gè)系統(tǒng)是個(gè)復(fù)雜的三體定向問題對地球、對月球、對太陽，使衛(wèi)星的制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制十分困難，除繼承已有的硬、軟件技術(shù)外，衛(wèi)星的GNC系統(tǒng)設(shè)計(jì)將更加復(fù)雜，可靠性要求更高，并要研制新型的紫外敏感器以解決對月敏感的新問題；
——衛(wèi)星的全壽命過程，其外熱流變化很大，有的面在一段時(shí)間是朝陽面，另一段時(shí)間又是背陽面，使得熱控在衛(wèi)星功率有限、重量有限的前提下很難設(shè)計(jì)，擬采用被動(dòng)為主、主動(dòng)為輔的方式，充分利用現(xiàn)有成熟技術(shù)，適當(dāng)采用新技術(shù)，輔以衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)等辦法解決；
——由于衛(wèi)星與太陽光線入射的位置關(guān)系，其能源波動(dòng)極大，在一定時(shí)刻將無法滿足衛(wèi)星能源需求，解決的辦法是調(diào)整衛(wèi)星飛行姿態(tài)，采用正飛、側(cè)飛交替的模式來改變太陽光入射角度，從而保證能源需求。
探月工程在實(shí)現(xiàn)了第一步繞月探測之后，將發(fā)射一個(gè)飛行器著陸于月球表面，這個(gè)著陸器能對著陸區(qū)周圍進(jìn)行探測，并從該著陸器上釋放出一個(gè)月球表面探測車在月面行走和進(jìn)行探測，針對這一任務(wù)，還會(huì)碰到一系列技術(shù)問題。
設(shè)想中的登月火箭動(dòng)力系統(tǒng)
探月的最終目的是登月，是為了開發(fā)和利用月球的寶貴資源。繼20世紀(jì)60年代的美蘇探月競賽以來，90年代又掀起第二輪探月高潮。航天大國均提出了各自的探月計(jì)劃。在可供人類登月的運(yùn)載火箭和所需的發(fā)動(dòng)機(jī)中，美國研制了土星V火箭，起飛質(zhì)量為2910×１03kg，主發(fā)動(dòng)機(jī)推力達(dá)到6770kN；前蘇聯(lián)在N-1火箭失敗后研制了能源號(hào)火箭，起飛質(zhì)量為2400×１03kg，主發(fā)動(dòng)機(jī)RD-170的推力達(dá)到7259kN。中國航天科技集團(tuán)第11研究所研究員丁豐年、張小平在他們的報(bào)告中闡述了中國登月火箭的動(dòng)力系統(tǒng)。
與美俄等航天大國比，我國現(xiàn)有最大的火箭起飛質(zhì)量為460×１03kg，發(fā)動(dòng)機(jī)最大推力只有750kN，即使是正在研制的新一代大型運(yùn)載火箭起飛質(zhì)量最大為780×１03kg，主發(fā)動(dòng)機(jī)推力也只有1200kN，與登月尚有較大差距。
丁豐年和張小平認(rèn)為，未來我國的登月火箭應(yīng)具備推進(jìn)劑環(huán)保、可靠性高、性能高、成本低的特點(diǎn)。火箭可分三級(jí)，其中一級(jí)由1個(gè)中心模塊捆綁4個(gè)模塊而成，每個(gè)模塊采用兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)；二級(jí)采用4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)；三級(jí)采用兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。在這個(gè)方案中，二、三級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)為我國新一代大型運(yùn)載火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)，關(guān)鍵技術(shù)已基本突破，計(jì)劃在2005年～2006年研制成功。
(稿件來源：《科學(xué)時(shí)報(bào)》，作者：保婷婷)
