选择与以往不同区域着陆；月面软着陆就位探测与月球车巡视勘察二者同时进行并有机结合,将获得比以前更有意义的探测成果；在国际上首次利用测月雷达实测月壤厚度（1～30米）和月壳岩石结构（1～3千米）；首次在软着陆地点利用数据转发器精确测定地月间距离,进行月球动力学研究；首次开展日地空间和太阳系外天体的月基甚低频射电干涉观测,进行太阳射电爆发与空间粒子流、光千米波辐射、日冕物质抛射行星低频噪声和太阳系外天体的甚低频观测研究；首次在月球上采用极紫外相机观测太阳活动和地磁扰动对地球空间等离子层极紫外辐射的影响,研究该等离子层在空间天气过程中的作用；首次进行月基光学天文观测,研究太阳系外行星系统、星震和活动星系核.

　　新型火箭

　　中国内地目前长征系列火箭,使用的推进剂均为剧毒的偏二甲肼/四氧化二氮燃料.近期中国国内试车成功了120吨液氧煤油发动机和50吨液氢液氧发动机,其中120吨发动机用于助推模块,50吨为箭身模块.这两种发动机按照使用的火箭燃料来看是无毒无污染的,如果计划顺利,长征五号将采用这种模块化技术设计.这种大推力火箭,将用于大吨位物体运输.长征五号已在研制,由于新火箭直径太大,火车、汽车均无法运输,只能走水路运到海南文昌发射场.欧阳自远说：“待探月工程的三期任务完成后,就可以证明我们中国人既可以到达月球、降落月球,还可以在上面进行科学探测,干完活儿后还可以安全返回,这时我们就可以送人上月球了.”

　　探月卫星

　　与“嫦娥一号”的探月轨道不同,将来“嫦娥三号”卫星将不再采取多次变轨的方式,而是直接飞往月球.“嫦娥三号”要携带探测器在月球着陆,实现月面巡视、月夜生存等重大突破,开展月表地形地貌与地质构造、矿物组成和化学成分等探测活动.根据中国探月工程三步走的规划,中国将在2013年左右实现月球软着陆探测自动巡视勘查.

　　月球车

　　中国多所高校及科研所已研制出10多个月球车样本,将分别为月球车最终定型提供技术支持.他说,月球车的名字叫“中华牌”.国产月球车通过轮子“行走”,轮子上面是一个“箱子”,两侧分别有两扇能活动的太阳能板,中间有一个“桅杆”,上面有它的“眼睛”———相机.此外,还有一个机械臂,能做简单的探测活动.国产月球车整体构成相当于一个100公斤的“公交车”,搭载20公斤的仪器在工作.月球车能在月面方圆3公里的范围内行走10公里,还能绕过障碍,这样的活动将被看作是中国第一次在月球留下“足迹”.

　　[1]　　“嫦娥三号”各项关键技术已突破,月球车将在月面巡游,着陆器则定点守候.月球车将在月探测90天,抓取月壤放到车内分析,得到的有关数据直接传回地球.月球车巡游的范围可达到5平方公里,着陆器拍摄月球车巡游的图像也能传回到地面.

　　被誉为“嫦娥之父”的中国探月工程首席科学家欧阳自远近日透露,“嫦娥三号”将在世界上首次“窥探”月球内部.“嫦娥三号”上携带的月球车,底部被安装了雷达装置,可以探测到距离月球表面几百米的深处,“边走边切,行走中探测月球内部结构.”

　　欧阳自远透露,“嫦娥三号”将同时携带着陆器和月球车“奔月”,两者搭配一起工作,“这在世界上还是首次”.

　　北京交通大学机械系副主任姚燕安教授说,各国研究的月球车,有轮式、足式、轮腿复合式、履带式.目前已经登月的月球车均采用轮式.姚燕安说,轮式月球车最可靠,技术最成熟.

　　titlename　　在研制中,履带式月球车较早被排除,因为月球上像沙子样的月壤颗粒对履带磨损非常厉害.相对而言,履带不如轮子技术成熟.另外,球形“月球车”在操控上不能精确定位转向,控制位置难度更大,也被排除.

　　也有专家说,在月球车的研制中,模拟月球环境很关键.月球的重力只有地球的六分之一,月壤更松软.如何让月球车不失稳定性、不陷下去,都需要特殊的环境进行实验.该专家告诉记者,国内已有研究机构,在地球上模拟出六分之一重力下的土壤环境.

　　不仅在设计月球车时会遇到困难,在发射时,航天部门也会对月球车提出严格要求.比如,火箭的运载成本很高,空间有限,这样就要求月球车不能过大过重,要根据火箭的承载能力和空间进行设计.

　　现在学界也有人研究可折叠月球车.姚燕安说,在火箭里月球车团成团儿,到达月球后自动展开.这样既省空间,又能保障性能.有专家告诉本报记者,着陆舱着陆后会像花瓣样散开,月球车从里面驶出来.

　　排险

　　月球重力较轻,月壤较为松软,温差跨度较大,国产月球车如何避免在这样的环境下翻车、被卡或者变形?

　　车轮结构克服翻车

　　月球重力只有地球的六分之一,表面月壤松软,这要求设计月球车时要避免沉降和翻车.专家姚燕安说,为此,月球车轮上花纹经过特殊处理.

　　有专家说,因为月球上低重力,月球车更容易颠覆,所以设计时要保证不管遇到什么障碍都要让车轮和月面接触,这样不容易翻车.专家称,月球车遇到难以攀爬的障碍时会选择绕行,这样很少会翻车.

　　被卡时前腿抬起自救

　　目前月球上可以预知的障碍有斜坡、台阶、壕沟、松软路面等.姚燕安说,面对这些障碍,现在的月球车一般都是轮腿复合式,在腿前脚的部位安装轮子,类似哪吒脚踩的风火轮.遇坡时,月球车可抬腿爬行,最高爬坡30度,如遇特别艰难地段可绕行.

　　去年4月,美国勇气号火星车被卡在火星上,月球车也面临被卡危险.如果被卡,月球车也会自救.姚燕安表示,比如轮子前后左右转一转,把“前腿”抬起,会试着走出来.

　　当然,除了被卡,专家们也为月球车准备了多套自救措施.姚燕安介绍,假如掉到沟里,轮腿复合式系统就可能伸开,试着爬上来.

　　新型材料要耐巨大温差

　　公开资料显示,月球车受到辐射加热,极限温度可达150℃.未受光部位,温度则为零下130℃─零下160℃,月球夜间可达零下180℃,有些地区甚至达零下200℃.

　　专家说,温差很大易造成材料变形,所以月球车材料要做到“同性不冷焊,异性不裂断”.

　　专家解释说,同种材料,在真空高低温下,可能会“冷焊”粘在一起,而合金材料不同物质会分离造成断裂.所以,在选择材料时,必须避免这些情况.专家预计,中国所用材料,可能会选择更新的优质材料.

　　承担任务

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　　2012年国防科技工业工作会发布消息称,中国探月工程二期嫦娥三号任务目前已经圆满完成月球着陆器的悬停避障及缓速下降试验,月球巡视器的综合测试及内、外场试验等各项验证性试验,技术方案得到验证,该工程研制取得重大进展.“嫦娥三号”任务是中国探月工程二期的关键任务,将突破月球软着陆、月面巡视勘察、月面生存、深空测控通信与遥操作、运载火箭直接进入地月转移轨道等关键技术,实现中国首次对地外天体的直接探测.　“嫦娥三号”将携带中国的第一台月球车于2013年奔月,也就是说,国产月球车将是下一阶段探月工程的亮点之一.

　　技术创新

　　编辑本段

　　中科院院士、中国绕月工程首席科学家欧阳自远透露,计划于2013年发射的“嫦娥三号”卫星将实现软着陆、无人探测及月夜生存等技术创新.

　　月夜生存

　　月球晚上的温度是零下180℃,而且一天黑就是半个月,如果不能持续提供能源,保证一定温度,所有的仪器都会冻坏,唯一能满足这种要求的是原子能电池,可连续工作30年,这项技术中国已经攻克.

　　软着陆

　　软着陆是踏上另一个星球进行实地科学探测的第一步,是所有探测活动中最为重要的环节.目前,软着陆方式分为降落伞式,缓冲气垫式和火箭反推式三类.欧阳自远介绍,在月球表面降落从某种程度上说比在火星降落要难的多.月球上由于它没有大气,是真空状态,所以降落伞是不能用的,气垫也没办法,它外面是真空,气垫它会极度的膨胀的很快,唯一的一个选择就是整个的降落的过程完全用着陆器底下的发动机往反方向在底下往上推,减少着陆器的下降速度.而这种软着陆方式对于发动机控制技术,月球着陆器的姿态控制技术都提出了很高的要求.嫦娥三号在月表着陆主要分为探测器接近月面、软着陆发动机点火、着陆撞击直至稳定三个阶段.大概一直下降到100米高度的时候我们要悬停,就停在那儿了.嫦娥三号的着陆器确实有很好的功能,有智能,它对月球表面就看得很清楚了,它来选择自己挪动一点位置,看到底下是特别特别平缓的地方,它就会决定在这个地方下降,完全可以控制.软着陆就进行到了第二个阶段.处主发动机外,软着陆发动机降开始工作.控制人员就在它下降的过程当中发动机反推,这个当然都算好了,用多大的能量,发动机点火多少时间,慢慢慢慢让它降下来,最后到达距月面4米高的地方,那就是比一层楼高一点吧,把所有的发动机关掉.再开的话,月面上的尘埃、灰尘都会把它吹起来,这样的话要影响以后的工作,也影响安全,所以到了4米高的时候让它的速度达到零,然后把所有的发动机关掉,4米高就让它自己掉下来,就是自由落体了,当然能确保着陆器上所携带的东西以及月球车能够完整的,完好的,安全的降落在月球表面.

　　目前,嫦娥三号月球着陆器的悬停避障、缓速下降、分阶段软着陆等多项关键试验已经圆满完整,整套技术方案也得到了验证.

　　月球车高度智能化

　　“嫦娥三号”最大的特点是携带有一部“中华牌”月球车,实现月球表面探测.欧阳自远表示,从“嫦娥三号”卫星着陆器中走出的月球车,将是我国自行研制的具有最高智能的机器人,它可以实现自我导航、避障、选择路线、选择探测地点、选择探测仪器等,在它上面还安装了一台雷达,可以边走边探测月球内部的结构变化,此外着陆器上搭载了七套设备,包括一套天文望远镜,这在世界上尚属首次.另外,“嫦娥三号”还将克服温度在零下180℃环境下的月夜长期生存难题.

　　中国探月工程计划为“绕”、“落”、“回”三步,待实现“落”月任务后,探月工程三期工程将最终实现探月器的成功返回.欧阳自远介绍,届时将由月球车在月球表面进行打钻取样.这些采集的样品最终会放置在返回舱内,返回舱自己发动发动机,离开月球表面,进入绕月空间,加速离开月球,最后控制飞向地球,返回舱进入大气层后,可使用降落伞将所有样品安全降落在地球上,以进行充分利用.

　　登月将不使用降落伞

　　我国月球探测工程首席科学家、中国科学院院士欧阳自远19日在天津召开的发展中国家科学院第23届院士大会上表示,我国探月工程正在为2013年“嫦娥三号”探测器“软”着陆月球做准备.

　　“嫦娥三号”任务是我国探月工程“绕、落、回”三步走中的第二步,也是承前启后的关键一步.它将实现我国航天器首次在地外天体软着陆,开展着陆器悬停、避障、降落及月面巡视勘察.目前,“嫦娥三号”任务正样研制进展顺利,各项工作抓紧推进.

　　“稳稳当当地在月球表面实现‘软’着陆是一个难题.”欧阳自远告诉新华社记者,“嫦娥一号”是撞月“硬”着陆.“嫦娥三号”是“软”着陆,不能使用降落伞.目前研究团队已计划在接近月球表面时首先利用反作用力缓冲,然后让“嫦娥三号”自由落体实现降落.

　　落地后随之而来的难题是抵御巨大的温差.地球上的一天相当于月球上一个月,夜晚温度最低时达到零下180多摄氏度,白天温度大都在100摄氏度以上.“这对电子元器件是一个巨大考验.”欧阳自远表示,探月工程团队已经有完备的计划,特别是将首次使用我国自主研制的原子能电池,抵御严寒、酷暑的考验.

　　欧阳自远还透露,“嫦娥三号”将采取定位探测与巡视探测相结合的方式.着陆器着陆后就不能移动了.它配备的多台照相机将对周围的地形地貌进行拍摄.月球车将在月球表面自主“行走”.

　　“‘嫦娥三号’将创造多个‘第一’.”欧阳自远说,它将第一次在月球安装月基天文望远镜.月球上没有大气,比在地球上观测效率要高得多.月球车上将首次配备360度全景相机、红外光谱仪和X射线谱仪.

　　欧阳自远表示,我国有望在2017年实现月球采样与返回,对登陆地点附近区域的月球表面资料进行更详细的收集,从而完成无人探月工程“绕、落、回”三个探测阶段,为下一步载人探月奠定基础.

　　技术风险

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　　以技术程度来看,中国国内火箭发射风险也不小,目前没有可靠的数据.对比美、苏、欧、日的火箭技术,火箭发射爆炸伤人的事故并不罕见.所以大多数火箭发射基地都建造在地广人稀的近海和内陆地区（大家有条件可以在google earth上搜索一下苏联拜科努尔、法属圭亚那和美国的肯尼迪发射基地,看看周围环境）.但英国BBC有个中国火箭发射失败导致一个村庄被摧毁的纪录片恶意造谣,据查证1996年2月14日那次长征三号乙发射失败爆炸的地点正好在航天工程技术人员住的宿舍附近,伤亡人数也没这么多,对于此次事件,可以参考纪录片《撼天记》.

　　相关数据

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　　探测器发射质量约3.7吨,着陆器质量约1.2吨,月球车质量约120千克,可载重20千克,计划在2012年冬至2013年春之间使用长征三号乙火箭发射.嫦娥三号探测器将使用X波段测控,新建成的35米和64米大直径天线和原有的VLBI结合进行轨控定位.嫦娥三号探测器的着陆器将在15公里高度开启发动机反推减速；2公里以上高度实现姿态控制和高度判断,转入变推力主发动机指向正下方的姿态；2公里以下进入缓慢的下降状态,100米左右着陆器悬停,降落相机进行月面识别,着陆器自动判断合适的着陆点,下降到距离月面4米高度时进行自由下落着陆.

　　现场参展人员告诉记者,由于月球自转和公转都是28天,月夜长达14天,为了保证着陆器的能源供应,嫦娥三号使用了RTG同位素电池,这将是中国首次将核能用于航天器.嫦娥二号着陆器携带了7套仪器,包括一台紫外波段天文望远镜.月面天文望远镜可以规避地球大气影响,观测精度大大提高.嫦娥三号的月球车由航天五院研制,为三轴六轮结构,设计月面寿命为3个月,目前已经进行了多次试验,它将携带望远镜进行短距运行和天文观测,为建立实际天文台做准备.月球车将在着陆点附近3平方公里巡游,行走路线不超过10公里,月球车还将使用机械臂采集月壤样本现场分析.

　　研制阶段

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　　2012年初嫦娥三号转入初样研制.

　　2012年3月13日,国防科工局确认,经探月工程重大专项领导小组会议审议,我国探月工程二期嫦娥三号任务正式由初样研制转入正样研制阶段.

　　2012年5月,嫦娥三号卫星有效载荷分系统在产品性能、技术状态、质量问题、元器件、工艺、原材料、软件/FPGA、可靠性、安全性、数据包等12个方面,接受了初样鉴定产品质量复查.复查结束后,有效载荷分系统将按照复查结果查漏项、补不足,确保正样产品质量.

　　2012年7月初,记者从中国航天科技集团公司获悉,嫦娥三号研制进展顺利,探测器已完成发射场合练,着陆器完成中心舱结构部装,各项大型试验和测试工作正在稳步推进.

　　2012年8月初,嫦娥三号着陆器正式开始了正样阶段测试.负责测试任务的五院总体部组织召开了“嫦娥三号探测器正样阶段电测动员会”,全面布置嫦娥三号探测器正样电测工作.据悉,正样的测试内容较初样有较大变化,测试状态十分复杂.为了确保完成整器电测工作的问题,该部首先加强策划,借鉴试验队的管理模式,加强保障条件落实、加强质量控制、加强测试覆盖性分析,加强数据判读、加强规章制度和岗位职责的落实、加强过程保密与大工序交接等环节控制,确保按时完成电测任务.

　　卫星发射

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　　时间

　　全国政协委员、中国空间技术研究院空间科学与深空探测首席专家叶培建接受新华社记者专访时透露,嫦娥三号将于2013年在西昌卫星发射中心发射,并将实现月面软着陆.

　　他说,带“腿”带轮子的嫦娥三号月球探测器对中国来说是一种全新的航天器,也是中国第一次研制,技术难度很大.“嫦娥三号面临的最大难度是如何稳稳当当落在月球上.”叶培建说,必须是软着陆,不能硬撞,但软着陆不能使用降落伞,因为月球是真空,只能是一边降落,一边用反推力把发动机的速度降下来.

　　他认为,通过攻关,相信嫦娥三号月球探测器将实现一系列技术突破,以保证顺利完成探月工程二期“落”月任务,即实施月面软着陆和巡视勘察.

　　“2013年左右,嫦娥三号将实现中国月球着陆器着陆月球的目标.”叶培建透露,目前嫦娥三号预选着陆区共有5个：虹湾、酒海、湿海、开普勒和阿里斯基撞击坑,第一次任务时,虹湾地区是首选,这个地区较平坦,光照好,易观测.

　　叶培建表示,嫦娥三号着陆器将携带7台科学仪器,还有几台照相机,进行不同的科学探测任务,能够拍摄地球和地球以外的天体；月球车则携带8台仪器,包括全景相机、测月雷达等.月球车在月球上将实现自动导航、自动拐弯、自动选择路线、自动爬坡、自动避开障碍,然后自己或经着陆器把数据传输回地球.

　　据介绍,嫦娥三号之后,还将发射嫦娥四号.嫦娥三号和嫦娥四号将共同完成中国探月二期工程“落”月任务,即实施月球软着陆和自动巡视勘察.

　　地点

　　如果条件成熟,嫦娥三号探月卫星或许会移至海南航天发射场发射.海南航天发射场建成后,将成为中国继酒泉、太原、西昌之后的第四个卫星发射场,也将是中国发射条件最优越的发射场.由于已建成使用的3个发射场不是戈壁沙漠就是黄土高原,再就是深山老林,其运输条件很难满足未来5米直径大型运载火箭的转场需要,而通过海上运输,此难题便迎刃而解.“嫦娥三号”有望于2013年发射,而于2009年9月开建的海南航天发射场也称将在2013年建成并投入使用,加之该发射场又是由西昌卫星发射中心承建,所以种种迹象表明,“嫦娥三号”有望在海南发射并非子虚乌有.

　　突破

　　据了解,“嫦娥三号”是我国第一个月面软着陆探测器,开展着陆器悬停、避障、降落及月面巡视勘察,还将突破在严酷环境下生存以及深空测控通信等关键技术.有关负责人表示,“嫦娥三号”任务的实施,将使中国航天相关技术实现巨大跨越.

　　据了解,嫦娥三号已经完成总装,目前正在总装测试大厅进行电测试,嫦娥三号上的产品已经陆续组装到卫星上,各个单机组合以后,互相之间的性能是否匹配,组成一个探测器后性能是否满足预期设计的指标要求,要进行验证测试.

　　据专家介绍,由于要实现落月任务,嫦娥三号的结构与嫦娥一号和二号有所不同,包括两个系统,一个是着陆器,另一个是巡视器,也就是俗称的月球车.发射升空后,着陆器带着巡视器经过奔月、环月后,最后着陆于月球表面.

　　据了解,除了敏感器和自主导航仪器外,还有降落时用的大推力发动机、着陆缓冲机构等都是新研制的产品,这些新研制的产品比例超过80%.

　　着陆点

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　　中国空间技术研究院空间科学与深空探测首席专家叶培建表示,按照原先公布的计划,嫦娥三号的预选着陆区有5个,分别是虹湾、酒海、湿海、开普勒和阿里斯基撞击坑.但综合各方面情况,虹湾地区的地势相对平缓,最适合飞行器着陆.　为给“嫦娥三号”落月选址,嫦娥二号卫星对虹湾地区拍摄了分辨率达1—1.5米的“特写”图片.记者在虹湾影像图上看到,该地区并不像人们想象中的那样平坦,地形坑坑洼洼,遍布米级甚至几十米直径的环形坑,同时还有许多约米级大小的零散石块,大多分布在环形坑底部、坑壁及坑缘地区.

　　对此李春来表示,与月表其他地方相比,虹湾地区相对平坦,但月球着陆器对地面平整度的要求非常高,在虹湾地区着陆并非没有风险,需凭借高分辨率的数据,开展进一步分析验证,才能做出最终选择.验证过程中,研究人员要对该处地形的平整程度、撞击坑情况、地质背景、石块大小及分布情况进行分析研究,以获得的地形数据、图像数据和统计分析数据作为试验论证的依据.

　　同时他介绍,着陆点的选择通常不止一个.“发射窗口确定在几月、具体发射时间是在窗口的第几天,这些因素都会给着陆点的位置变化带来影响.所以需要多个预备着陆点.”

　　登月计划

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　　尚无时间表和路线图

　　针对中国载人登月的种种猜想,我国月球探测工程首席科学家、中国科学院院士欧阳自远19日在此间明确表示,我国载人登月计划目前还没有时间表和路线图.

　　欧阳自远在天津举行的发展中国家科学院(TWAS)第23届院士大会上介绍说,中国的探月工程共分为“无人月球探测”“载人登月”和“建立月球基地”三个阶段.

　　“现在正处于第一个阶段.”欧阳自远进一步介绍说,这个阶段分为“绕、落、回”三步走.第一步是发射一颗绕月卫星,即“嫦娥一号”,对月球进行概貌性扫描.2007年,“嫦娥一号”成功发射升空,在圆满完成各项使命后,于2009年按预定计划受控撞月.

　　由于“嫦娥一号”完美完成了预定目标和任务,原本作为“嫦娥一号”备份星的“嫦娥二号”更改目标,为“嫦娥三号”服务,目的是让后者软着陆在月球上,从而完成第二步的“落月”.按计划,“嫦娥三号”将在2013年登陆月球.“‘嫦娥二号’目前也已圆满并超额完成各项既定任务.”

　　在完成前两步后,第三步是让载有月球车的“嫦娥三号”在月球完成打孔取样后安全返回.“至于如何安全返回,目前有关部门正在组织研究.”

　　欧阳自远透露说,我国在2017年将有望实现月球采样与返回,对登陆地点附近区域的月球表面的资料进行更加详细的积累和收集,从而完成无人探月工程中“绕、落、回”的三个探测阶段,为下一步载人探月奠定基础.

　　至于中国何时能载人登月?欧阳自远表示,我国目前还没有载人登月计划的时间表和路线图.“载人登月是个非常复杂的系统工程,有很多技术难题需要攻克,包括航天员出舱、航天器对接、月面返回、月面生存等等.只有掌握这些关键技术之后,中国才会结合未来国际、国内月球探测的发展情况,择机实施载人登月.”

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