SMART-1号结束太空之旅撞出三大成就 | ||||||||||
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| http://www.sina.com.cn 2006年09月04日 09:45 南方日报 | ||||||||||
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“智能1号”完成近3年太空之旅以身撞月 探索太空了解月球又添宝贵财富 那一刻，月球被人类科技的光芒照亮 欧洲航天局“智能1号”小型探测器格林尼治时间3日晨5时42分22秒(北京时间3日13时42分22秒)按预定计划撞击月球，完成了它最后一项使命。欧洲航天局声明说，那一刻，“
“智能1号”2003年9月27日发射升空，次年11月进入月球重力场，并开始以螺旋式运动接近月球椭圆形极地轨道。2005年1月，“智能1号”进入工作轨道，即近月300公里、远月3000公里的运行轨道。 从发射到撞击，近3年时间中，“智能1号”为人们探索太空、了解月球积累了宝贵财富。 成就一 观察神秘月球极点 科学家、工程师和操作人员2日夜晚至3日晨一直守候在德国达姆施泰特欧洲航天控制中心，目睹了“智能1号”的最后时刻。当操作人员宣布“我们已经着陆”时，控制中心大厅内一片掌声。 欧洲航天局说，“智能1号”撞击月球表面时，进入角度大约为1度，速度大约为每秒2公里。撞击时间和地点事先都经细致计划，为的是便于地面观测者通过望远镜观察撞击过程。全球职业和业余天文学家这次均获良机目击撞击过程，由地面观测者采集的数据和撞击图像将在未来几日提供给世人。 在过去16个月中，“智能1号”使用高清晰度微型摄像机、红外线及X射线分光计等最新探测设备，从月球轨道拍摄并传回了月球表面的2万多张图像，清晰程度前所未有。 负责“智能1号”探险任务的科学家伯纳德·富万说，X射线分光计和红外线帮助科学家第一次获得月球表面钙和镁等化学元素的含量数据，描绘出了月球元素和矿物分布的最详细地图。 他说，“智能1号”还观察了神秘的月球极点，并调查了未来值得探索的区域。如果月球极点像一些科学家们所希望那样存在固态水的话，那么人类未来开发月球将拥有极端重要的生存条件。 “‘智能1号’的测量还为有关月球生成和进化的理论收集了证据，”富万说，大多数月球研究者认为，月球是在45亿年前由一个火星大小的小行星撞击地球后形成的。但这一理论尚有诸多未明之处，例如月球大部分物质来自两个相撞星球中哪一个。 成就二 离子发动机省能耗 早在“智能1号”按计划顺利撞击月球之前，科学家们已经在庆祝一项重要成就，即太阳能离子发动机试验成功。这并非人类首次在太空探险中使用离子发动机，首先使用这一技术的是美国航空和航天局“深空1号”彗星探测器。 为了这一试验，与“深空1号”的直线航行轨道不同，欧洲科学家们让“智能1号”“舍近求远”，先进入地球同步轨道，随后点燃离子推进器，逐步扩大其环绕地球飞行的椭圆形轨道直至其被月球重力所“捕获”。英国《自然》周刊说，上述过程耗时14个月，航行8400万公里，而地球到月球的直线距离只有38万公里，1969年美国“阿波罗11号”飞船完成地球到月球的旅程只用了76小时。 好的一点是，“智能1号”飞了这么久、这么远，只消耗了大约70公斤燃料，大约为使用化学燃料发动机的传统航天器所需燃料的1/10。 “智能1号”使用氙气燃料。太阳能离子发动机可将太阳能转化为电能，再通过电能电离惰性气体原子，从尾部喷射出高速氙离子流，从而为探测器提供动力，从外表看上去，“智能1号”喷出的是鬼火般的蓝色光。 不过，操作离子发动机比化学液体发动机更复杂。传统燃料航天器在升空之后不需要不断调整角度和方向，离子发动机由于一直处于推进过程，必须随时监控和校正。这1年多时间里，德国达姆施泰特地面控制中心的科学家们已经熟练掌握这些技术。 成就三 为撞月球提供经验 富万在接受美国Space.com 网站采访时说，“智能1号”是即将升空的一系列月球探测器的先驱。他指出，今年7月，第八届国际月球探测与利用大会发表《北京宣言》，宣言中要求各国应从头至尾记录探月行动计划，并合作在太空和地面观测月球撞击，因此“我们将向其他人传递经验”。 “智能1号”探险期间，欧洲航天局邀请其他多个国家准备对月球展开“撞击行动”的科学家加入其中，向他们提供经验，比如准备于2008年10月升空的美国航空和航天局“LCROSS ”探测器，这一探测器将分两次撞击月球南极，希望能找到那里有水和其他化合物的痕迹。 在技术层面，“智能1号”也是未来太空任务的先锋，“智能1号”运行总管奥克塔维奥·卡米诺-拉莫斯说，“智能1号”给科学家们留下宝贵经验，这次“探险”好比引导一艘小帆船去经受旋风和暗流的考验，但它经受住了考验。 “我们已经显示离子发动机可行，”卡米诺说，离子发动机将成为未来10年中欧洲航天局执行另两项太空探险任务时的选择，即探索水星的“BepiColombo ”探测器和近距离环绕太阳飞行的“Solar Orbiter ”探测器。预计于2013年发射的“BepiColombo ”探测器将先使用传统推动装置迅速冲出地球轨道，然后再用离子发动机推动奔向目标。 同时，卡米诺说，这一推进技术还可用于建造飞往月球的大型货运航天器，以在月球建立首个永久性基地，或者用于首次载人火星飞行。 除此之外，“智能1号”的创新还包括一套全新通讯系统、新一代太阳能电池板和一套传感和扫描设备。富万认为，这套传感和扫描设备简直是“小型化技术的奇迹”，7件设备总重量只有19公斤。其中的分光计将直接使印度太空探险活动受益，印度计划于2007年或2008年开始的Chandrayaan -1无人探月飞行计划将使用这种设备。 当然，“智能1号”还有一项无法估量的影响，即重新点燃了人们探索月球奥秘的热情，其中部分原因在于“智能1号”探险相对低廉的成本，它的造价只有1.1亿欧元(约1.4亿美元)。 “就欧洲航天局的项目来说，‘智能1号’代表了一个巨大成功，从技术和科学角度看，都有非常好的投资回报，”欧洲航天局科学主管戴维·索思伍德说，“看来，从现在起，地球上的每个人都将计划前往月球了，进一步的科学探险行动将从这个小航天器的技术和操控经验中受益良多，同时‘智能1号’收集的科学数据已经在帮助我们更新对月球的现有认识。” 黄恒 新华社供本报特稿 分析 人类为何对月球“情有独钟” 从100多年前法国小说家凡尔纳发表科幻名作《从地球到月球》开始，人类就一直在构想如何实现对月球的实地探测。然而被人类赋予了许多情思的月球，实际上已经濒临“死亡”。从科学角度来分析，月球表面的环境非常严酷，完全不是人们想象的那么美好。尽管如此，近半个世纪以来月球仍然不断听到来自地球的探测器的“叩门声”，它的魅力到底在哪里？ 月球的主要内部能量已于31亿年以前释放殆尽。现在的月球是一个古老的星体。然而月球上有两种资源将会给地球带来重大贡献，为解决人类面临的能源问题提供新思路。一是月球上可接收到丰富的太阳能；二是月球矿藏丰富，尤其是富含核聚变燃料氦-3。 测算表明，每年到达月球范围内的太阳光辐射能量大约为12万亿千瓦。假设使用目前光电转化率为20%的太阳能发电装置，则每平方米太阳能电池板每小时可发电2.7千瓦时。从理论上来说，可以在月球表面无限制地铺设太阳能电池板，获得丰富而稳定的太阳能。 据估计，月球土壤里含有大约100万吨至500万吨氦-3，具有巨大的开发利用前景。如果把氦-3作为可控核聚变燃料，它将是人类社会长期、稳定、安全、清洁和廉价的燃料资源。氦-3资源将有可能成为解决今后地球人类长期能源发展需求的重要原料。 今后一旦人类在月球建立基地，就可以直接利用氦-3作为火箭的燃料，在月球上建立发射场，以发射各类航天器。由于引力小和无风等诸多原因，在月球上发射航天器的优势远远大于地球。此外，从月球观测太空有比地球好得多的天气条件。因此在月球建立基地也将对人类进一步探索外太空起到重要帮助。 人类探测器频频造访月球，一方面是想了解这个我们既熟悉又陌生的星球，另一方面也肩负着为人类未来在月球长期生活勘测环境的使命。月球南极的沙克尔顿环形山是目前已知月球上最可能蕴藏冰的地区。美国宇航局专家曾指出，如证实月球南极存在冰冻水，这些冰冻水就可供未来建设半永久性的有人月球基地。美国正计划2008年10月发射卫星来撞击月球，并希望借此进一步寻找月球存在水的证据，以利未来宇航员登陆月球并建立长期基地。 新华社记者 杨骏 解读 “智能1号”撞开“探月窗” “与以前的绕月、撞击月球探测相比，‘智能1号’撞击月球的最显著不同是造成月表深处土石迸射，使地面科学家得以更深入广泛地观测月表物质成分，以研究月球起源，分析月球开发的前景。”中国空间技术研究专家庞之浩在评价欧洲航天局的这一“撞月”行动时表达了上述看法。 特点以很小角度数次撞击 庞之浩对新华社记者说，上世纪中后期苏联、美国让探测器以经过、硬着陆、成为绕月卫星、软着陆采样并返回等方式对月球进行了数十次探测。1999年，美国“月球勘探者”探测器还撞击月球的一个陨石坑以寻找水。而“智能1号”这次“撞月”的特点在于它以相对于月面很小的角度数次撞击月表，使撞击坑中深度1米以内的各种物质被抛向空中，供地面观测。 为了达到这一目的，欧洲航天局在其地面观测点处于夜晚时，让“智能1号”撞击朝向地球、亮度不高、研究价值较高的月表指定区域。而地面专家的重点研究对象是撞击抛射物中铁、铝等元素。估算这些元素的含量和比例，有助于推测月球是否和地球由同一块行星尘埃云形成，或者月球是某天体撞击地球后形成的兼有双方迸射物的融合体，抑或月球曾是“流浪儿”后被地球“收养”。 作用解读月球撞开一扇“窗” 研究这些问题有何用处？庞之浩指出，月球是地球的近邻，探究它的起源可以揭示地球的起源和发展演化，有助于澄清与此相关且长期争论的若干问题。此外，专家希望有朝一日能合理利用月球矿物，在月球建立科研和航天基地。实现这些理想均有赖于深入了解月表物质构成及其发展演化史，“智能1号”为在这方面解读月球用力撞开了一扇“窗”。 除“发挥余热”的撞击外，“智能1号”自2003年升空后还拍摄了迄今最详细的月球地理图，分析了月表的化学成分，探测了月球北极可能有水的区域。不仅如此，“智能1号”还完成了空间激光通信试验，检验了其携带的太阳能离子发动机。 升温探月活动后浪推前浪 由于月球的物理和地理环境特殊，开发潜力可观，因此未来的探月活动将会呈现出后浪推前浪的趋势。 据庞之浩介绍，2007年我国将发射一颗绕月探测器，测绘月球表面的三维影像，探测10余种有用元素在整个月球的分布；日本也计划在2007年发射绕月探测器；携有欧美仪器的印度月球探测器也有望在2008年升空；美国要在2009年设法两次撞击月球南极以找水，并计划在2018年前让宇航员重返月球……探索月球正在越来越多的国家日益升温。 据新华社电 突破 两大突破让人惊喜 欧洲“智能1号”探测器3日按预定计划击中月球。然而欧洲航天局津津乐道的不只是探测器成功完成“精彩一击”，“智能1号”在近3年的使命中实现两大技术突破更让欧航局兴奋不已。 首先，“智能1号”在飞行过程中成功实现了空间激光通信联络。这种技术以往只用于卫星与地球的联络，在太空探测器与地球间的联络中则是首次使用。这证明了该技术在探测器高速度、远距离飞行时也同样可靠。 其次，欧航局为探测器装备的太阳能离子发动机测试获得了成功。测试太阳能离子发动机，其实是“智能1号”为期近3年的探月之旅最主要的任务。太阳能离子发动机可将太阳能转化为电能，再通过电能电离惰性气体原子，喷射出高速氙离子流，为探测器提供主要动力。 太阳能离子发动机与传统的化学燃料发动机相比有不少优势。它利用燃料的效率比普通化学燃料发动机高10倍，因此所需燃料不多。“智能1号”在太空中遨游近3年只需几十公斤燃料，这使得它有更多空间装载其他装备。 欧航局“智能1号”项目经理朱塞佩·拉卡称，从技术角度来说，“智能1号”是一个“巨大的成功”。欧航局有关专家也认为，在技术方面，“智能1号”堪称未来太空探测器的“先锋”。 档案 “智能1号”全接触 欧洲首个月球探测器“智能1号”的英文名叫“SMART-1”，是“用于先进技术研究的小型任务1号”的缩写。探测器全部由低成本、小型化的尖端技术部件构成，造价约1.1亿欧元(约合1.4亿美元)。 一、体貌 重仅367公斤，体积约1立方米，相当于一个洗衣机大小。两个太阳能电池板伸展开后长约14米。 二、装备 装备了高清晰度微型摄像机、红外线及X射线分光计等最新探测设备，这些设备从月球轨道拍摄并传回了月球表面的2万多张图像，清晰程度前所未有。X射线分光计帮助科学家第一次获得月球表面钙和镁等化学元素的含量数据。 三、任务 探测月球表面化学元素，了解月球的构成；拍摄迄今最详细的月球地理图，以期破解45亿年前月球形成的奥秘；在月球表面寻找冰冻水的证据，为人类是否要在月球建立永久基地提供各种数据资料。 四、系统 推进系统能够依靠太阳能来驱动，其太阳能离子发动机可将太阳能转化为电能，再通过电能电离惰性气体原子，喷射出高速氙离子流，为探测器提供主要动力。这种新型发动机利用燃料的效率比普通化学燃料发动机高10倍。 五、行程 2003年9月27日由欧洲阿丽亚娜-5型火箭搭载从法属圭亚那的库鲁航天发射中心升空。经过近14个月的飞行，探测器于2004年11月15日进入月球“大门”，即太空中月球引力作用大于地球引力作用的边界位置，此后探测器不断调整位置并逐渐进入预定月球观测轨道。2006年9月3日，探测器按计划撞击月球，以“砸”出月球尘埃供天文学家研究。 背景 人类50年探月路 欧洲“智能1号”探测器3日以撞击月球的方式结束自己为期约3年的使命。这是人类月球探测史上写下的新篇章。 人类对月球的科学探测和研究始于20世纪50年代。1957年苏联发射第一颗人造卫星并于1961年把加加林送上近地轨道之后，人类便开始闯入太空并着手探测月球。 美国和前苏联曾展开了一场以月球探测为中心的空间科学技术竞赛。从20世纪50年代末到70年代初，苏联共向月球发射了32个探测器，这些探测器或逼近或登陆月球，取得了丰硕的成果。美国也向月球发射了21个探测装置。1969年7月，美国“阿波罗11号”飞船实现了人类登月之梦，在月球探测中取得最辉煌的成果。 1972年美国“阿波罗计划”结束以后，由于探月活动耗资巨大，月球探测一度有所降温。 美国于1986年提出重返月球、建立月球基地的设想，并在1994年和1998年分别发射了两个探测器。 美国还于2006年4月提出一项撞击月球南极的计划。美宇航局希望这一项目能成功找到月球存在水的证据，以利未来宇航员登陆月球并建立长期基地。 目前，中国、俄罗斯、印度和日本等都提出了自己的探月计划。有关专家认为，“智能1号”向月球发起的“温柔一击”，堪称人类新一轮探月高潮的前奏。 本栏均据新华社电 |
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