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中国探月工程大写意
（2007年12月18日 15:25:54）
来源：《中国航天》 2007年第11期
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1 长期孕育终结果
因为月球探测有技术、政治、科学、经济等方面的重大意义，所以随着我国经济和技术的发展，综合国力的提高，我国在开展人造地球卫星和载人航天之后与时俱进，于2004年适时启动了以月球探测为起点的深空探测活动。
其实，早在1991年，我国航天专家就提出要开展月球探测工程。20世纪90年代中期，在美国提出重返月球，欧洲、俄罗斯、日本、印度等国家也相继提出各自的月球探测计划，世界上掀起第二轮探月热潮时，我国曾组织相关专家对我国开展月球探测的必要性、可行性进行过初步的分析与论证，并认为我国已经有能力开展月球探测，可以用有限的资金发射一颗绕月探测卫星，并有一个简易的月球探测方案。但由于当时对月球探测尚未提出一个完整的发展规划。缺乏长期和有深度的科学探测目标，同时国家的经济环境刚刚好转，航天基础还不像今天这样扎实。只能做到简单的环月飞行，对国家科技发展的贡献有限，尤其是国家当时正在实施载人航天计划，所以这一探月计划未能启动。
不过，我国的月球探测研究工作并没有停止。1996年我国完成了探月卫星的技术方案研究，1998年国防科工委正式开始规划论证月球探测工程，完成了卫星关键技术研究，以后又开展了深化论证工作，先后向相关主管部门提交了《中国月球探测发展战略研究》和《月球资源探测卫星科学目标》等论证报告。
2000年8月，在国防科工委的组织下，由9位院士和总装备部、航天科技集团、科技部、中科院和高等院校的专家组成的评审组，对中国科学院提出的“月球资源探测卫星的科学目标与有效载荷”进行了论证评审。研究表明，我国已经具备了拓展航天活动领域的基本条件和需求，开展以月球探测为起点的深空探测是必然的选择。
2001年10月，我国月球探测计划项目立项。从2002年起，国防科工委组织科学家和工程技术人员研究了月球探测工程的技术方案。2003年4月，国防科工委下达了月球探测工程关键技术攻关重大背景型号预研项目，月球探测工程进入工程立项前的攻关阶段。与此同时，国家航天局宣布正式启动月球探测工程的预先研究。
经过两年多的努力，深化了科学目标及其实施途径，落实了探月工程的技术方案，建立了全国大协作的工程体系，提出了立足我国现有能力的绕月探测工程方案。
2004年1月23日，国务院正式批准了月球探测工程一期——绕月探测工程立项。这是我国向深空探测迈出的第一步，对我国的政治、经济和科技的发展具有重要的战略意义。
2004年2月25日，经国务院批准，成立了绕月探测工程领导小组，由国家发改委、科技部、国防科工委、财政部、总装备部、中国科学院和中国航天科技集团公司等单位组成，国防科工委主任张云川任领导小组组长。领导小组下设绕月探测工程领导小组办公室，作为领导小组的办事机构。同日，绕月探测工程领导小组第一次会议召开，会议通过了《绕月探测工程研制总要求》，同时宣布：中国绕月探测工程于当日起正式实施，并将绕月探测工程正式命名为“嫦娥工程”。
2007年8月，绕月探测工程完成了嫦娥1号卫星和长征3号甲运载火箭产品研制。通过了各项试验考核验证：完成了发射场、测控、地面应用系统的建设；嫦娥1号卫星通过了出厂评审。经绕月探测工程领导小组批准，工程转入发射实施阶段。
2007年10月24日。嫦娥1号卫星在西昌卫星发射中心由长征3号甲火箭发射升空，开始了中国的首次月球之旅。
2 嫦娥太空三步走
我国的月球探测工程已被列为《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》16个重大专项之一。作为一项国家战略性科技工程。月球探测工程将服从和服务于科教兴国战略和可持续发展战略。以满足科学、技术、政治、经济和社会发展的综合需求为目的，把推进科学技术进步的需求放在首位，力求发挥更大的作用。整个工程规划贯彻“有所为、有所不为”的方针。选择有限目标，突出重点，集中力量，力求在关键领域取得突破，持续发展，为深空探测活动奠定坚实的基础。我国月球探测工程的“三步走”很好地体现了这个原则。
通过探月工程的实施，将突破无人月球探测的主要关键技术，实现对月球的环绕、着陆、巡视探测和采样返回，形成探测器、深空测控网和运载火箭等一系列功能单元和自主创新的月球科研成果，具备开展无人月球探测的基本能力；初步建立我国深空探测的科学、技术和工程体系及创新团队。为空间科学研究和深空探测的可持续发展奠定基础。
依据分步实施、不断跨越的原则，经过10年酝酿，作为国家重大科技专项的探月工程决定分为“绕、落、回”三个发展阶段，在2020年前后完成。
第一阶段为“绕”，即自2004～2007年实施嫦娥1号绕月探测工程，发射我国第一颗绕月探测卫星，突破至地外天体的飞行技术，实现首次绕月飞行。这一阶段充分利用我国现有成熟的航天技术，研究和发射绕月探测卫星。突破地月飞行、远距离测控和通信、绕月飞行、月球遥测与分析等技术，并建立我国月球探测航天工程初步系统。
第二阶段为“落”，即自2007～2012年研制和发射月球软着陆器，并携带月球巡视勘察器(俗称月球车)，在着陆器落区附近进行就位探测。这一阶段将主要突破在地外天体上实施软着陆技术和自动巡视勘测技术。具体方案是用安全降落在月面上的巡视车、自动机器人探测着陆区岩石与矿物成分，测定着陆点的热流和周围环境，进行高分辨率摄影和月岩的现场探测或采样分析，为以后建立月球基地的选址提供月面的化学和物理参数。预计于2012年前后发射一颗月球软着陆器。
第三阶段为“回”，即自2012～2020年发射月球采样返回器。软着陆在月球表面特定区域，并进行分析采样，然后将月球样品带回地球。在地面上对样品进行详细研究。这一步将主要突破返回器自地外天体自动返回地球的技术。其中前期主要是研制和发射新型软着陆月球巡视车，对着陆区进行巡视勘察，后期即2015年以后，研制和发射小型采样返回舱、月表钻岩机、月表采样器、机器人操作臂等，采集关键性样品返回地球，对着陆区进行考察，为下一步载人登月探测，建立月球前哨站的选址提供数据资料。预计2017年前后发射一颗可以返回的月球软着陆器。
“嫦娥工程”既参考了以往国际探月活动的经验，又具有我们自己的特色，始终围绕推动我国高新技术领域“原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新”的目标制订计划并组织实施。在航天科技方面，“嫦娥工程”将逐步实现多项重大突破，首次到达地外天体，首次着陆在地外星球上，首次从地外星球拿回样本。这些技术的突破将推进航天工程系统集成、深空测控通信、新型运载火箭和航天发射等航天技术跨越式发展，带动信息技术、新能源技术、新材料技术、微机电技术、遥测科学等其它高新技术的发展。在空间科学方面，通过首次对地球以外的星体和空间环境进行近距离和接触式探测，将使我们对于空间科学的认识大大深化，为我国的天体物理学、空间物理学与材料科学的研究建立新的平台，促进这些学科的创新和发展，并带动更多基础学科间的交叉、渗透与共同发展。
该工程能促进我国经济的可持续发展。近些年来我国经济高速发展，一定程度上是以高能耗、高污染为代价的，月球探测工程对高新科技的带动在不久的将来必然会回馈于经济，而以高新技术为动力的经济是低能耗、低污染、高效率的，符合可持续发展的方向。
没有科学技术实力，就没有资格参加真正意义的航天国际合作。我国探月工程起点高、有特色、有创新，具有很强的科学性、探索性、开放性的特点，为开展航天国际合作搭建了新的平台。在世界掀起新一轮月球探测高潮之际，探月的跨国界合作与交流成为科学界的主流声音，也为我国在这一领域开展国际合作提供了广阔的空间。我国将积极探索“广泛合作”的月球探测道路，开展多层次、多渠道的国际合作，加快我国空间科学和空间技术的发展。
3 烧月深测拉开序幕
作为完全自主创新的绕月探测工程是我国在深空探测领域首次开展的重大科技工程，它有利于提高综合国力，增强民族凝聚力；有利于促进基础科学的创新和发展，带动其他高新技术进一步飞跃；有利于在外空事务和未来开发月球中维护国家利益；为深空探测的向前发展奠定技术基础。
绕月探测工程的实施，标志着中国航天向深空探测进发的开始。嫦娥1号与人造地球卫星不同，它将创造中国航天器史上多个第一的记录：第一个进入月球轨道的航天器；第一次在飞行中能实现9次以上变轨的航天器：第一次使用紫外敏感器进行姿态确定的航天器和第一次实现远程测控通信的航天器等。
(1)五大系统缺一不可
嫦娥1号绕月探测工程由卫星、运载火箭、发射场、测控和地面应用等五大系统组成，历经方案、初样、正样和发射实施四个阶段，各系统承担工程具体研制任务。方案阶段，完成了工程组织体系建设和工程大总体协调，制定了工程管理要求和研制任务书，组织了关键技术攻关。初样研制阶段，全面开展了初样研制与试验，完成了系统间接口协调和技术攻关，完成了电性星与结构/热控星研制，对关键项目进行了复核运算。正样研制阶段，完成了嫦娥1号正样星总装、测试和试验，完成了长征3号甲火箭的总装、测试，完成了测控、发射场和地面应用系统地面设备的研制和系统建设。
绕月卫星由中国空间技术研究院负责研制，被命名为嫦娥1号，总重量2350千克，设计寿命1年，将运行在距月球表面200千米的圆形极轨道上。嫦娥1号由结构分系统，热控分系统，制导、导航与控制分系统，推进分系统，数据管理分系统，测控数传分系统，定向天线分系统和有效载荷等9个分系统组成。根据我国探月卫星工程的四大科学目标，在嫦娥1号上搭载了8种科学探测仪器，重140千克，即微波探测仪系统、r射线谱仪、x射线谱仪、激光高度计、太阳高能粒子探测器、太阳风离子探测器、CCD立体相机、干涉成像光谱仪。
运载火箭由中国运载火箭技术研究院负责研制，选用长征3号甲，其运载能力为2600千克，已有14次全胜发射记录，成功率100％；
发射场系统选用西昌卫星发射中心，并对发射工位进行了一系列改建；
测控系统以我国现有的三频段航天测控网为主，辅以甚长基线干涉天文测量系统组成；
地面应用系统由国家天文台负责研制和建设，由绕月探测卫星运行管理中心、数据接收中心及科学数据处理和研究中心组成，月球探测的最终科学成果就是从这里产生的。(2)五大工程目标嫦娥1号绕月探测工程有五大工程目标：
一是研制和发射我国第一颗绕月探测卫星：
二是初步掌握绕月探测基本技术；
三是首次开展月球科学探测：
四是初步构建月球探测航天工程系统：
五是为月球探测后续工程积累经验。
为此。要突破绕月探测卫星的关键技术：初步建立中国的深空探测工程大系统；验证有效载荷、数据解译等各项关键技术；初步建立中国深空探测技术研制体系；培养相应的人才队伍。
(3)四大科学目标
嫦娥1号绕月探测工程的四大科学目标如下：
一是获取月球表面三维立体影像，从而划分月球表面的基本地貌和构造单元，初步编制月球地质与构造纲要图，为后续优选软着陆提供参考依据。获取全月面三维影像，则对于更好地了解月球的地质构造和演化历史有着重要的意义。我国将争取比国外已有的此类图像做得更完整、更精细。
二是分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点，即对月球表面有用元素进行探测，初步编制各元素的月面分布图。嫦娥1号主要是探测月球表面有开发利用价值的钛、铁等14种元素的含量和分布。美国已经做了5种有用元素的全球性分布与含量。我国将探测月球表面14种可能有开发利用前景的重要元素的分布特点和规律。
三是探测月壤特性。我国将首次开展月球表面的微波辐射探测，获取月壤厚度的全月分布特征。研究月表年龄及演化，估算月壤中氦3的分布和资源量。目前月球上已知矿物有100多种，其中有5种连地球上也没有。尤其是氦3，它是一种安全高效、清洁无污染的新型核聚变燃料，可改变人类社会的能源结构，但在地球上十分罕见。每100吨的氦3原料足可以解决全世界1年的电力供应，而据估算，月球上的氦3储量有100万吨，可以满足人类1万年以上的供电需求。每l克黄金价值11美元。而每1克氦3是400美元。月球潜在的矿产资源和能源的开发利用前景，已成为各个主要航天国家组织重返月球或月球探测最主要的动力。
四是探测地月空间环境。将记录原始太阳风数据，研究太阳活动对地月空间环境的影响。
上述中的前3项国外未曾进行过或刚开始进行。第4项为我国首次在地球静止轨道以外获取空间环境数据。
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