作者:时蓬,王琴,白青江,范全林
中国科学院国家空间科学中心
空间科学与深空探测规划论证中心
21世纪第三个十年开启之际,中国嫦娥任务成为月球探测的亮点。
嫦娥四号2019年1月3日实现国际首次月背软着陆以来,着陆器和“玉兔二号”月球车分别于2020年11月10日和11月9日结束月夜休眠,迎来第24月昼[1]。
今天上午(12月16日)9时15分,嫦娥五号轨道器和返回器组合体上两台25N发动机工作约8秒钟,顺利完成第二次月地转移轨道修正,组合体上各系统状态良好[2]。
目前,顺利完成月球表面自动采样,五星红旗第一次月表动态展示,携带2 kg月球样品的嫦娥五号返回器即将着陆,预计于12月17日凌晨降落于内蒙古四子王旗。
图1 嫦娥五号月球钻取采样示意图
展望未来10年国际月球探测,三个显著趋势值得关注:一是月球无人探索仍是主旋律,航天大国向月表长期驻留发展,多个新兴航天国家则努力跻身月球俱乐部;二是载人登月重启,是人类不灭的梦想;三是月球成为未来载人深空探索的前哨站和跳板。
月球无人探索仍是主旋律
中美俄引领月球探索向深度进军
我国探月四期路线图清晰
中国自启动探月工程以来,按照“绕、落、回”三步走实施,最后的“回”是以“嫦娥五号”到月球正面取样返回作为标志,它们构成了探月一到三期任务。
探月四期项目共论证了四次任务,其中“嫦娥四号”作为先导任务已经取得成功;为2030年前建设我国月球无人科研站,现已基本明确了三次任务,分别为“嫦娥六号”、“嫦娥七号”和“嫦娥八号”任务[3]。
“嫦娥六号”和“嫦娥七号”均计划着陆于月球南极,具体着陆点选在月背还是正面,将根据“嫦娥五号”采样情况来定。
“嫦娥六号”仍将采样返回,“嫦娥七号”则将对月球的地形地貌、物质成分、空间环境进行一次综合探测。
“嫦娥八号”除继续进行科学探测外,还要进行一些关键技术的月面试验,比如采用3D打印技术利用月壤建造基地等。
中国、美国、俄罗斯和欧洲等国家都在论证是否在月球建立科研基地或者科研站,我国希望通过“嫦娥八号”验证部分技术,为各国未来共同建造月球科研基地开展前期探索[4][5]。
图2 未来我国月球无人科研站基本型
美国主导建设访问型空间站LOP-G
2020年4月2日,美国国家航空航天局(NASA)发布的《NASA月球持续探索和发展计划》,描绘了阿尔忒弥斯计划的思路,提出要在月球南极建一座“大本营”,组织一个四人小组前往LOP-G,重点发展机器人和载人任务结合的任务[6][7]。
LOP-G是基于国际空间站(ISS)框架,由NASA主导,ESA、俄罗斯国家航天集团公司(Roscosmos)、日本宇宙航空研发机构(JAXA)和加拿大航天局(CSA)等参与研发的近月空间站。
不同于长期有人照料的空间实验室,LOP-G作为一个访问型空间站,它将支持宇航员在月球轨道和月面上短期驻留,以及经月球中转往返火星及深空,开展科学探索的同时,兼顾太空安全和商业航天等目标。
俄罗斯探月理想丰满
俄罗斯围绕月球探索与开发出台了多项政策和计划,其月球无人探测器为先遣任务,继而开展载人登月,最终实现月球基地永久驻留,发展路线日渐清晰。
俄罗斯是目前唯一一个针对月球基地做出明确建设规划的国家,它不仅有参与美国主导的LOP-G项目的意愿,而且也制定了本国月球轨道站计划,为月球探索与开发领域可能率先取得重大突破奠定了基础。
根据2019年2月Roscosmos和俄罗斯科学院(RAS)联合制定的《月球综合探索与开发计划草案》[8],俄罗斯月球计划周期为2019—2040年,每5年为一个实施阶段,共4个阶段。