“玉兔”圓夢(mèng)：等待接續(xù)月球故事

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　　■本報(bào)記者 甘曉

　　今年12月，“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器搭載“玉兔號(hào)”月球車(chē)已經(jīng)在月球上生活了3周年。3年來(lái)，在33個(gè)月晝工作期間，“嫦娥三號(hào)”開(kāi)展了“測(cè)月、巡天、觀地”科學(xué)探測(cè)，取得了大量科學(xué)數(shù)據(jù)。同時(shí)，研究人員在月球淺表層地質(zhì)結(jié)構(gòu)、月基天文觀測(cè)以及地球等離子體觀測(cè)等方面取得了一系列創(chuàng)新性科學(xué)研究成果。

　　作為中國(guó)在月球上留下的第一個(gè)足跡，“玉兔號(hào)”的意義深遠(yuǎn)。如今，“玉兔號(hào)”月球車(chē)早已超期服役，科研人員也依然在為它堅(jiān)守。

　　超齡服役的“兔子”

　　“啊，我壞掉了。”2014年1月25日，月球車(chē)“玉兔”發(fā)出了一條微博，牽動(dòng)了許多人的心。自2013年12月14日降落在月球上后，受復(fù)雜月面環(huán)境的影響，“玉兔號(hào)”月球車(chē)機(jī)構(gòu)控制出現(xiàn)了異常。隨后，它進(jìn)入了第二個(gè)月夜休眠。

　　此時(shí)，嫦娥三號(hào)探測(cè)器上的科學(xué)載荷陸續(xù)開(kāi)始科學(xué)探測(cè)任務(wù)。例如，著陸器上的月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡開(kāi)展了觀天探測(cè)，極紫外相機(jī)對(duì)地球等離子體層進(jìn)行了觀測(cè)。而這兩項(xiàng)都是世界上首次在月面進(jìn)行的探測(cè)活動(dòng)。

　　2014年2月10日，“玉兔號(hào)”第一次喚醒失敗，工作人員沒(méi)有放棄對(duì)故障的分析和排查。兩天后，“玉兔”全面蘇醒。“玉兔仍然存在故障無(wú)法移動(dòng)。”當(dāng)時(shí)，探月工程新聞發(fā)言人裴照宇宣布。

　　這期間，“玉兔號(hào)”上搭載的全景相機(jī)、測(cè)月雷達(dá)、紅外成像光譜儀、粒子激發(fā)X射線譜儀等4臺(tái)科學(xué)載荷運(yùn)行正常，獲得了大量的數(shù)據(jù)。

　　“帶傷”的“玉兔”在多次休眠、喚醒后，最終在2016年7月31日停止了工作。設(shè)計(jì)壽命為3個(gè)月的“玉兔號(hào)”超額完成了任務(wù)，圓了中國(guó)人著陸月球的夢(mèng)。

　　在專(zhuān)家看來(lái)，正是這些作為鋪路石的探測(cè)器，為將來(lái)的載人登月鋪平了道路。

　　“觀天”仍在繼續(xù)

　　“測(cè)月、巡天、觀地”是科學(xué)家寄予“嫦娥三號(hào)”的希望。按照計(jì)劃，“嫦娥三號(hào)”用搭載的8臺(tái)科學(xué)儀器完成這3項(xiàng)科學(xué)目標(biāo)——巡天觀測(cè)，觀察地球等離子體層的結(jié)構(gòu)和密度變化，調(diào)查月表形貌、地質(zhì)構(gòu)造和潛在資源。

　　3年里，許多科研人員為“嫦娥三號(hào)”和“玉兔號(hào)”默默堅(jiān)守，中科院國(guó)家天文臺(tái)研究員魏建彥就是其中的一員。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)圍繞月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡開(kāi)展研究，取得了豐碩的科研成果。

　　月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡也是“嫦娥三號(hào)”上目前唯一仍在正常工作的科學(xué)儀器。在“玉兔”登陸月球3周年之際，魏建彥帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)像往常一樣負(fù)責(zé)生成月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的科研計(jì)劃，遞送到地面應(yīng)用系統(tǒng)，向衛(wèi)星上傳指令。

　　魏建彥向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者介紹，該團(tuán)隊(duì)接受來(lái)自天文界的觀測(cè)申請(qǐng)，每半年一次。“結(jié)合科學(xué)家們申請(qǐng)的科學(xué)課題，我們判斷月球上什么時(shí)候最適合針對(duì)這一課題進(jìn)行觀測(cè)，最終生成月基望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)計(jì)劃。”他說(shuō)。

　　截至今年6月，月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了4940小時(shí)的巡天觀測(cè)，獲得23.3萬(wàn)張圖像數(shù)據(jù)。目前，月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)任務(wù)包括兩個(gè)方面：巡天觀測(cè)、變星長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。2015年，云南天文臺(tái)研究員錢(qián)聲幫領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)，利用月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡觀察一個(gè)名為“V921 Her”的雙星，通過(guò)其光變曲線，確定了雙星系統(tǒng)中兩顆子星的質(zhì)量，并推測(cè)這一雙星系統(tǒng)中還存在另一顆天體——第三顆子星。

　　魏建彥介紹，對(duì)雙星的監(jiān)測(cè)，研究其是否具有行星或塵埃環(huán)成為科學(xué)家們利用月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡開(kāi)展科學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。

　　同時(shí)，魏建彥團(tuán)隊(duì)還根據(jù)數(shù)據(jù)提出了月球外逸層中的羥基（水）密度的上限，探測(cè)精度比哈勃望遠(yuǎn)鏡的結(jié)果提高兩個(gè)量級(jí)、比印度月船一號(hào)的結(jié)果提高5個(gè)量級(jí)，是迄今為止這一領(lǐng)域的最好結(jié)果。這一成果發(fā)表在2015年的《行星與空間科學(xué)》上。

　　在科研人員看來(lái)，無(wú)論月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡將來(lái)是否停止工作，科學(xué)家對(duì)在月球上“巡天”探索不會(huì)停止。

　　“看地”“測(cè)月”成果豐碩

　　中科院國(guó)家天文臺(tái)研究員王華寧帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，利用極紫外相機(jī)完成了“看地”的科研任務(wù)。中科院長(zhǎng)春光機(jī)所在國(guó)際上首次研制了極紫外相機(jī)，在月面上對(duì)地球周?chē)?5個(gè)地球半徑的大視場(chǎng)等離子體層進(jìn)行了極紫外觀測(cè)。

　　王華寧介紹，由中科院國(guó)家天文臺(tái)、國(guó)家氣象衛(wèi)星中心、中科院長(zhǎng)春光機(jī)所及中科院空間應(yīng)用中心科研人員組成一支約30人的科研團(tuán)隊(duì)。“3年里，我們通力合作，圍繞這一科學(xué)載荷開(kāi)展了科研工作。”王華寧表示。

　　在中科院“地球等離子體層特征及其對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)的響應(yīng)研究”項(xiàng)目的支持下，研究人員在國(guó)際上首次獲得等離子體層側(cè)面大視場(chǎng)動(dòng)態(tài)觀測(cè)結(jié)果。據(jù)國(guó)家天文臺(tái)閆巖博士介紹，研究人員首先觀察到了等離子體層應(yīng)該存在的雙卵型結(jié)構(gòu)。同時(shí)，他們還利用一次磁層亞暴期間的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了等離子體層存在的3個(gè)明顯的凸起結(jié)構(gòu)。

　　在完成“測(cè)月”的科學(xué)目標(biāo)中，科學(xué)家把地質(zhì)工作者在地球上開(kāi)展的工作搬到了月球上，在月球車(chē)“玉兔”上設(shè)置有全景相機(jī)、紅外光譜儀、粒子激發(fā)X射線譜儀和探月雷達(dá)等設(shè)備。

　　據(jù)了解，這4臺(tái)科學(xué)儀器的探測(cè)數(shù)據(jù)在國(guó)際上首次揭示了月球雨海區(qū)的火山演化歷史，表明月球在距今25億年前仍存在大規(guī)模火山噴發(fā)，可能與該區(qū)域極富放射性元素有關(guān)，這一研究結(jié)果對(duì)理解月球演化有重要意義。

　　“蟾宮玉兔方圓夢(mèng)”，中科院院長(zhǎng)白春禮賦詩(shī)這樣贊頌“嫦娥三號(hào)”的創(chuàng)新成果。從古代先民對(duì)登上月球的暢想，到“嫦娥三號(hào)”攜“玉兔號(hào)”成功落月，嫦娥飛天的夢(mèng)想已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。但是，中華民族的探月夢(mèng)并沒(méi)有就此結(jié)束。未來(lái)發(fā)射的“嫦娥四號(hào)”“嫦娥五號(hào)”，火星探測(cè)器，還將帶領(lǐng)國(guó)人走向更遠(yuǎn)的太空。

　　中國(guó)繞月探測(cè)工程首任首席科學(xué)家、中科院院士歐陽(yáng)自遠(yuǎn)：

　　深空探測(cè)未來(lái)可期

　　俱懷逸興壯思飛，欲上青天攬明月。

　　過(guò)去一年里，我國(guó)嫦娥工程二期“嫦娥三號(hào)”的著陸器與月球車(chē)首次在月面實(shí)施“巡天、觀地、測(cè)月”的聯(lián)合科學(xué)探測(cè)，陸續(xù)收獲了一系列的新發(fā)現(xiàn)和豐碩的科學(xué)探測(cè)成果，我國(guó)深空探測(cè)的進(jìn)展令人振奮。

　　俄國(guó)“火箭之父”齊奧爾科夫斯基曾經(jīng)說(shuō)：“地球是人類(lèi)的搖籃，但人不能永遠(yuǎn)生活在搖籃里。他們不斷地向外探尋著生存的空間：起初是小心翼翼地穿出大氣層，然后就是征服整個(gè)太陽(yáng)系。”

　　自1958年開(kāi)始，中國(guó)的月球探測(cè)經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)35年的跟蹤調(diào)研與綜合分析月球與行星探測(cè)的進(jìn)展與成就，開(kāi)展了各類(lèi)地外物質(zhì)、阿波羅月球巖石和火星隕石研究，出版了《月質(zhì)學(xué)研究進(jìn)展》和《天體化學(xué)》專(zhuān)著等。1993年至2003年，又經(jīng)歷了10年的中國(guó)開(kāi)展月球探測(cè)的系統(tǒng)科學(xué)論證，包括中國(guó)實(shí)施月球探測(cè)的必要性與可行性，發(fā)展戰(zhàn)略與長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，首次月球探測(cè)的工程目標(biāo)、科學(xué)目標(biāo)與技術(shù)總要求等。2004年國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)了我國(guó)首次月球探測(cè)實(shí)施方案。

　　2007年，“嫦娥一號(hào)”作為首顆探月衛(wèi)星，取得了全月球的影像圖、月表物質(zhì)成分和近月空間環(huán)境，首次獲得月球土壤層內(nèi)氦-3資源的分布與資源總量。

　　2010年，“嫦娥二號(hào)”發(fā)揮了承前啟后、持續(xù)發(fā)展的先導(dǎo)作用，提交了分辨率為7米的全月球地形圖，是全世界覆蓋最全、精度最高的一張全月圖；測(cè)繪了“嫦娥三號(hào)”著陸區(qū)1米分辨率的高精度地形圖，為“嫦娥三號(hào)”成功軟著陸月面奠定基礎(chǔ)；相繼“嫦娥二號(hào)”飛向日—地L2位置，235天監(jiān)測(cè)太陽(yáng)爆發(fā)活動(dòng)；隨后“嫦娥二號(hào)”飛離地球700萬(wàn)千米，與“戰(zhàn)神號(hào)”小行星交會(huì)，精確測(cè)定小行星的形狀、大小與運(yùn)行軌道。當(dāng)前，“嫦娥二號(hào)”成為一顆人造小天體，圍繞太陽(yáng)運(yùn)行，飛離地球數(shù)億千米。

　　3年前，“嫦娥三號(hào)”發(fā)射成功，使我國(guó)成為繼美國(guó)、前蘇聯(lián)之后第三個(gè)實(shí)施著陸器和月球車(chē)軟著陸月面，開(kāi)展“就位”和“巡視”聯(lián)合探測(cè)的國(guó)家。

　　2017年，“嫦娥五號(hào)”就將啟程，在月面鏟取和鉆孔取樣并帶回地球。為了這一天，我們正組織全國(guó)的研究團(tuán)隊(duì)抓緊搭建實(shí)驗(yàn)室，只要月球樣品一到，就可以馬上開(kāi)展各類(lèi)分析研究，為國(guó)家發(fā)現(xiàn)更多的月球奧秘。

　　2018年，“嫦娥四號(hào)”的軌道器、著陸器和月球車(chē)對(duì)月球背面開(kāi)展聯(lián)合探測(cè)。在地球上永遠(yuǎn)看不到月球背面，人類(lèi)也沒(méi)有實(shí)施過(guò)月球背面的專(zhuān)項(xiàng)科學(xué)探測(cè)，預(yù)計(jì)將獲得一系列新的探測(cè)成果。

　　中國(guó)人有能力飛得更遠(yuǎn)。在我國(guó)全面建成小康社會(huì)、中國(guó)進(jìn)入科技創(chuàng)新型國(guó)家行列之際的2020年，我們將要首次探測(cè)火星，實(shí)施火星軌道器與火星車(chē)的聯(lián)合探測(cè)。開(kāi)展火星生命信息的探尋，火星空間與表面環(huán)境，火星地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、物質(zhì)組成、地下水分布、內(nèi)部結(jié)構(gòu)與演化過(guò)程的探測(cè)和研究，為人類(lèi)改造火星成為第二個(gè)生命棲息地——再造一個(gè)“地球”積累科學(xué)依據(jù)。

　　生活在這個(gè)時(shí)代，我深感幸運(yùn)，是國(guó)家的重大需求拉動(dòng)深空探測(cè)工作者不斷前行。真切希望有關(guān)的專(zhuān)家學(xué)者和青年學(xué)子，能夠投入到嫦娥工程和探索宇宙奧秘的行列中來(lái)，共同為人類(lèi)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展和美好前景，為中華民族的偉大復(fù)興和繁榮昌盛作出貢獻(xiàn)。（本報(bào)記者甘曉整理）

(責(zé)編：魏艷、趙竹青)