嫦娥之舞
——透视中国登月计划
（俄）弗拉基米尔·谢尔巴科夫 莫斯科能源学院科研实验室主任
王晓夏 编译
在最近不到10年时间里，中国的航天工业在强有力的财政支持下获得了井喷式的空前发展。
最近几年，中国俨然已成为世界“宇宙空间探索俱乐部”中的主要“玩家”之一，如果说在上世纪60～70年代，美苏为争夺全球霸权而展开了首次激烈的登月竞赛，那么这场早已尘封的竞赛在50年之后又被中国的嫦娥计划重新“激活”了。这场竞赛中不但增加了中国这个新“玩家”，而且沉寂南亚的印度也宣称要加入这场竞赛。而重重迷雾背后，中国航天是否要超越美国？美国能否重返月球？都还是悬念，而俄罗斯人也同中国站在相同的起跑线上，也要为自己的第一次踏向月球进行紧张的准备。
追逐“嫦娥”的第一步
中国第一颗探月卫星用一位中国古代神话传说中的女性来命名，根据《淮南子》的记载，这个名叫嫦娥的中国妇女在喝下她丈夫赠给她的长生不死药水后，离开了他的丈夫——射手后裔，飞向了皎洁星空下的月亮，从此就一直居住在那里。登月后的嫦娥容貌也发生了神奇的变化，美丽逝去的嫦娥变成了一只蟾蜍。虽然借助长生不死药水的力量得到了永生，但是月亮上的孤寂生活又令嫦娥开始怀念人间烟火及她的丈夫，于是在每年的8月15日（农历）她就会用相思点亮月光来照射人间，只为能够再看看她的丈夫。如今千年已去，中国启动的登月计划将踏着嫦娥的足迹去寻觅月球上能让中国永恒的“长生药水”。
去年10月24日下午6点05分，中国在西南部的四川省西昌航天发射中心用“长征”-3A型运载火箭将“嫦娥”-1号探月卫星送入了太空。这虽然是登月计划的第一步，但是相关工作早在2004年便已启动了。自那时起，中国开始着手对各方科研技术力量进行部署调整，同时更新各种技术设备，其中包括发射检查系统、计算机系统、通讯系统以及气象预报及保障系统等，涉及项目超过了100项，而且其中的25项专门用来保障探月卫星“嫦娥”-1号的顺利发射。为了见证中国登月计划的第一步，中国方面甚至组织了近2000名游客观看卫星发射瞬间。但是作为探月计划的附加增值项目，每位观众支付了800元的观看费用（近107美元）。“嫦娥”-1号虽然顺利发射并在11月5日进入近月极地观察轨道（距离月面200千米），但是中国的登月第一步却比其邻国日本晚了一步。作为中国竞争者的日本在去年9月14日便发射了一枚名为“月亮女神”的探月卫星。
中国为了将漂亮的“嫦娥”-1号女神成功地送入太空，在其设计、组装和发射过程中共计消耗了10～14亿元人民币，其数目相当于在北京市修建2公里的地铁线路的开销。但中国科研部门从这项工程中得到的回报也很可观。中国登月计划的首席科学家、中国科学院院士欧阳志远在接受中国官方媒体新华社采访时向外界表示：这项计划对科研工作具有重大意义，同时能为中国航空天领域培养新一代技术人才。
“嫦娥”-1号的发射仅仅是中国庞大登月工程的第一步，虽然中国并未公布其具体计划的时间表，但是中国为这一浩大工程花费了20亿美元（日本为其探月计划花费了36亿元人民币），在充沛的财力保证下，后继计划的实施也只是时间早晚的问题。
探月卫星如何工作
“嫦娥”-1号探月卫星于去年11月5日到达近月轨道并开始正常运行，中国专家之所以选择月球极地轨道作为探月卫星的工作轨道，是因为这样有可能让探月卫星获得整个月球表面的影像资料，而且包括了月球两极的极地地区。
为了保证卫星能够按照指定的形态在轨道上飞行，“嫦娥”-1号卫星采用了三轴稳定系统，而且“嫦娥”-1号卫星的490N型小推力主发动机能够帮助卫星在轨道上调整飞行姿态。“嫦娥”-1号卫星主要完成以下四项科学探索任务：
1、通过遥感探测获取月球表面三维影像，并对月球的某些特定区域进行高精度的地形勘测，以研究月球各种地况地貌的分布情况，如月球火山口的分布；确定月球表面某些结构部位的变化情况，以及这些地貌结构的形成历史。
2、探测月球表面有用元素含量和物质类型，其中包括研究月球含有的14种最重要的元素以及矿产，确定月球土壤的结构以及矿物组成，研究作为地球唯一卫星月球的化学演化历史，并确定月球上高价值矿藏的储备总量，如铁矿、钛矿、稀土矿藏等等。
3、探测洛格里特的厚度，洛格里特是月球物质的术语，月球表面覆盖的是一层名物质，它形似地球表面的粉状矿物质。根据目前已经掌握的资料，洛格里特物质层下埋藏着丰富的氦-3元素。在氦-3元素的参与下，可以利用原子热核聚变反应技术能制造出清洁能源。对于中国这样一个能源消耗大国而言，其意义相当巨大，而能源的瓶颈的制约也成为中国积极推动探月计划的推动力之一。因此“嫦娥”-1号还肩负着探测氦-3（3He）资源分布的重任。
4、探测月球周边宇宙空间，捕获发现高能粒子以及低能离子，并研究其数据。这有助于中国科研人员更好地研究月球形成的历史。
为了保证“嫦娥”-1号能够很好地完成飞行及正常工作，“嫦娥”-1号装备了多项国产先进装备，如陀螺仪、太阳位置传感器、星光传感器、紫外线感应控制器、以及其他机载系统，如导航与控制系统具备自动检测能力，可自行排除故障。“嫦娥”-1号的核心计算机系统可以超稳定地装载各种运算数据，从而保障卫星自检控制系统的正常运行，如温度保护系统及能源保障系统等基础系统的正常运转。
“嫦娥”-1号自重2350公斤，在飞行状态下有效载荷为130公斤，可以搭载24种各类仪器开展太空科研工作。这些仪器包括：由干扰光谱仪和三维摄像机CCD芯片的成像系统、激光高度仪、伽玛/X光频谱仪、微波检测仪、太阳粒子检测仪（主要用来研究太阳风，能够捕获发现高能粒子以及低能离子）、数据和图像处理系统等。
“嫦娥”-1号携带的科研仪器可以保证对月球表面进行高精度的三维拍摄，并开展对月球附近轨道以及月地之间的空间的科研项目。目前中国地面控制中心已经获得了由“嫦娥”-1号卫星传回的大量高清三维月面影象，也是目前世界上最清晰的三维影像。“嫦娥”-1号最重要的使命之一就是要寻找适合后继航天器登陆的月面位置，进而在月面建立永久性科研探测基地。鉴于中国面临的能源需求压力，积极探索月球氦-3元素资源将成为永久性科研基地的重要使命。永久性基地将建立树状太阳能电站，为后继航天器的到来提供电力。此外永久性基地也将提供真正的真空环境，地面上不可能完成的与真空状态有关的各种科研和工艺项目也将在永久性基地实施。月球永久性科研站将为中国科研工作提供意义重大的新实验环境。
中国特色的登月及驻月基地
中国的登月工程带有浓重的中国味道，甚至对于登月工程的描述也完全是中国式的风格。中国国家航天局局长孙来燕在描述登月工程时用了简单的三个词汇：“绕”、“落”、“回”。在登月工程的第二步，中国将让自己的登陆卫星着陆月球表面，其中包括月球表面软着陆以及着陆设备在月球的行进。着陆地点就会选在探月轨道卫星“嫦娥”-1号所能探测到的月球表面，而“嫦娥”-1号也将在月球表面运转3年左右的时间。
整个月面设备将工作3个月球日（相当于地球上的3个月），中国将最迟在2012年实现这一梦想。就这一速度值得一提的是，早在1991年就有中国学者提出了中国应开展探月工程的建议，而且也得到了主管部门的批准，但是直到1998年中国的探月计划才真正开始实施。
2000年中国政府发布了《中国航天工业发展白皮书》，提出了中国航天探索宇宙空间的长期规划，并对中长期的发展进行了预测分析。在一系列规划中，登月计划成为中国未来太空“王冠”上最闪亮的宝石，尤其是2005年中国载人宇宙飞船成功了实施了绕地飞行之后，登月工程成了中国上上下下最受关注和期待的话题。而登月计划的起步也仅仅比“神舟”-5号成功升天早一年而已，2004年1月中国政府原则上批准了登月计划的第一步——向月球发射探测卫星，一个月后即成立了一个特别领导小组，负责统筹相关的登月工程计划。在其召开的第一次会议上，与会者最终敲定了登月工程第一步计划中需要实施的总体细节方案。整个方案被正式命名为“嫦娥计划”，计划中涉及的航天器也命名为“嫦娥”。“嫦娥”探月卫星以中国1997年发射的“东方红”-3号卫星（DFH-3）为基础进行研制，而且可以和“东方红”-3号使用相同的运载火箭（“长征”-3A）。
从2004年1月确定科研计划开始，中国的航天科研人员用了不到一年时间，就完成了理论设计工作，2004年11月便开始制造原型卫星，2005年完成了所有科学论证和技术测试工作，并确定了最终设计方案，随后在2006年便制造出了“嫦娥”-1号卫星。不仅如此，2005年还在北京专门成立了月球研究中心，该中心的科研人员受命分别在2007年、2012年、2017年完成无人航天器的登月计划。
到目前为止，中国2017年的登月方案似乎还没有最终确定。据透露，在相关的登月方案竞标中，中国有近13家企业和科研机构参与了竞争。其中中国航天科技集团（CAST）在2006年10月的珠海航展上将自己设计的原型机模型进行了公开展示；上海航天工业局与其他院校协作研制的月球车也向公众进行了展示，它以核电池为动力，能够适应夜晚条件下月球表面严酷的环境。虽然具体细节目前还不得而知，但未来2017年中国航天将按计划在全球瞩目之下，将自己的无人登月航天器送入指定的月球表面，其装备的机械手将会把月球的土壤标本送返地球。为了实现这一蓝图，中国目前正协调全国20多家科研机构投入这一科研项目。
2007年3月6日，“嫦娥工程”的领导者和中国“神舟”-5号飞船的运载火箭“长征”-2F的总设计师在接受中国记者采访时，认为中国在15年后将具备航天器登陆月球的技术能力，前提是在这一期间能够得到足够的财政支持，以及“嫦娥工程”不被中断。在目前所实施的科研计划中，面临的最大问题是中国在超大推力运载火箭方面还是空白，需要尽快着手研制。
“长征”-2F的设计师在3月6日也向记者表示：中国采用无污染燃料的“长征”-5型系列运载火箭将在未来7到8年内研制完成，这种新型火箭将装备推力更大的YF-100新型发动机，具备25吨的运载能力。而在2006年中国就已成功地完成了新一代液体运载火箭发动机的点火试验。未来中国的超大推力运载火箭可能运载更大的航天器将中国太空人送入月球。
中国航空航天工业突飞猛进的缩影
2006年在美国太空基金会主办的一次太空研讨会上，客座拜访的中国航天部门高层人士在谈到中国航天工业的发展计划时称，中国在未来5到8年内计划发射大概100颗卫星。中国人的惊人之语似乎并不只是纸上谈兵。中国的航天科研人员主要研制3种类型的人造卫星：通讯卫星、气象卫星以及地球远距离探测卫星，而且在返回式航天器以及展示装置上也投入了大量的精力。中国的运载火箭也同样出色，目前中国已经拥有12种各型号的运载火箭，而且中国正在研制的运载火箭以及新型推进模块，不但有效推力更大，而且燃料毒性也会更小。这些运载火箭将确保中国能将有效载荷为25吨的航天器送向近地轨道以及地球同步卫星轨道。
在最近不到10年时间里，中国的航天工业在强有力的财政支持下获得了井喷式的空前发展。1999到2000年中国连续发射了4艘无人航天飞船，对其运载火箭以及太空人生命维持系统进行实验，之后在2003年又成功地发射了“神舟”-5号载人航天飞船，中国从此进入了“载人航天俱乐部”，成为继苏俄、美国之后的第3名“会员”。此后不到2年，中国又在2005年发射了“神舟”-6号飞船，将两名太空人送入太空；最近发射的“神舟”-7号又成功完成了太空行走――“载人航天俱乐部”的预定科目。
中国的航天工作者们在相关领域已经和他们的国际同行开展了多年广泛的合作，目前中国已经和欧洲航天局、俄罗斯、巴西以及几个环太平洋亚洲国家建立了合作关系。而且北京也鼓励中国航天专家和外国同行进行广泛的交流。
例如中俄航天部门在去年27日签署了合作协议，共同探测火星及其卫星火卫一。这项计划成为中俄航天合作协议的重要组成部分。我们的“火卫一土壤样品返回”空间飞行器(简称“福布斯探测器”)与中国的小卫星由俄运载火箭同时发射，中国的小卫星将由福布斯探测器送入绕火星的椭圆轨道。中国小卫星将自主完成对火星空间环境的探测任务，并与福布斯探测器联合完成对火星环境的掩星探测。福布斯探测器将着陆在火卫一表面进行探测，并在提取火卫一样品后返回地球；由香港理工大学研制的火卫一行星表土准备系统将装载在福布斯探测器上，用于对火卫一表面物质进行现场热力分析。所有相关工作都将在2009年内完成。除了中俄两国的合作外，中国目前还积极谋求加入国际空间站。随着中国在航天领域不断取得巨大成就，国际空间站的大门迟早会为中国而打开。
链接
各国登月计划简介
无人航天器登月计划：印度制定的两个登月计划：“月船”-1号（Chandrayaan-1）计划（原计划2008年4月发射，但后推迟到今年10月22日发射）和“月船”-2号计划（计划2010年或者2011年发射）；美国的月球轨道探测器（LunarReconnaissance Orbiter，原计划将在今年10月发射）；俄罗斯制定的“月球-格罗勃”计划（将在2010年或者2012年发射）；
除上述计划外，以下计划尚处于不确定状态中：巴西的“月光”计划（Moonlight,计划2010年发射）；德国的LEO计划（2012年发射）；日本的“月亮女神”-2计划（Selene-2，计划2012至2013年发射）；还有谷歌公司发布了GoogleLunar X Prize登月竞赛，有消息称罗马尼亚航天部门有意参与投标，但是在2007年谷歌公司取消了这一竞赛。
载人登月计划：美国的“星座计划”（Constellation,预计2018年能重返月球）；日本登月计划在2020年开始；西欧在欧洲航天局的架构下制定了“黎明女神”计划（Aurora,计划在2024年发射）；中国可能在2024年登月；俄罗斯可能在2025年登月；印度可能在2030年登月；除此以外很多国家可能会进行联合登月计划。
俄罗斯将和印度登月？
早在2002年印度就已同俄罗斯就联合登月问题进行磋商，双方将携手于2010-2011年联合实施月球自动探测站登陆月面工程。2007年俄罗斯联邦宇航局长阿纳托利-佩尔米诺夫与印度航天研究组织领导人马德哈万-奈尔达成了合作协议。
根据协议，印度方面将提供搭载月球探测车的运载火箭以及发射火箭所需要的场地，俄罗斯方面则提供月球探测车以及对月球资源进行勘探开发的各种技术设备。此外，双方还将在多项航天领域展开合作。有消息透露称，以俄罗斯为主导的联合无人探月计划将分两个阶段进行，第一阶段将于2010年启动。按照初步设想，第一阶段探月活动包括研究月球内部构造、对月球进行远程遥控探索以及勘探月球表面有用的矿产资源等。第二阶段从2011年开始，俄罗斯将向月球表面投放一个重约400公斤的新式无人探月车，对月球展开实地勘测活动。
对于登月计划，俄罗斯国内的反应也很积极。俄罗斯“动力”火箭航天公司已在2007年初向俄罗斯联邦宇航局提交俄罗斯未来航天计划，该计划已被俄罗斯科学院批准。俄罗斯未来航天计划主要采取以下四个步骤：首先开发经济适用的航天运输系统，其次对现有的载人航天器进行全面升级，第三是实现月球飞行，第四则是飞上火星。俄罗斯航天专家认为，俄罗斯现在有足够的技术能力完成绕月飞行或登陆月球，但需要俄罗斯联邦宇航局的财政支持。而如果俄罗斯和印度合作，印度将会分担部分费用。
虽然美国已经启动了重返月球计划，俄罗斯如果同样开始计划的话，则会提前登月。有专家称：只需要对“联盟”号飞船进行改装就可以完成登月任务。一旦俄罗斯成功登月，就可以启动对月球资源进行开采的计划。鉴于目前俄罗斯已经在“石油能源经济”中获利颇丰，完全有能力负担这一开销。俄航天专家预测称：只需投资500亿到700亿美元，就能实现对月球上的氦-3原料进行工业化开采，而面对石油价格的高涨以及未来石油资源将面临枯竭，现在控制石油“能源武器”的俄罗斯同样希望尽早开采月球上的采氦-3。《现代舰船-军事广角》2008年刊载
