嫦娥奔月，中国人的探月问天之旅

明月几时有？把酒问青天。不知天上宫阙，今夕是何年？月球一天相当于28个地球日，在月球过一夜相当于在地球上呆14天。

1959年前，人类只能用肉眼或望远镜观测月球。

1959年9月，苏联月球2号无人探测器首次撞击月亮表面。1966年，月球10号成为人类第一个环绕月亮运行的人造月亮卫星探测器。月球16号、月球20号和月球24号总共带回0.38公斤的月岩。

阿波罗11号飞船登月成功，1969年7月21日02:56 (世界时)，美国宇航员阿姆斯特朗成为第一位在月球上漫步的人。随后的几个阿波罗号也同样登月，他们总共带回了382公斤、共2196块月球岩石和土壤的标本。

美、苏在冷战期间的军事竞备，推动了探月工程的大发展。苏联先拔头筹，美国通过阿波罗工程后来居上，从1961年5月至1972年12月，历时11年共6次成功登月，耗资255亿美元。此后再无人登陆月球。苏联在登月上失败之后，美国已经独孤求败了。在苏联的经济已经明显的下滑的情况下，美国不需要用举国之力进行登月计划，阿波罗后续飞船计划就因经费不足而“下架”了。

随着苏联解体、冷战结束，失去竞争对手的美国，航天政策也随之调整，不再重点关注探月。中国探月起步晚，技术又被封锁，费用如此高昂，是否有必要发展自己的探月工程？

地卫一，地球的“小金库”

月球，古称太阴、玄兔、婵娟、望舒等，是地球唯一的天然卫星，也是距离地球最近的星球，通过不断地探索，我们对月球已经有了一定的了解，月球还真有丰富的矿藏。

月球上的岩石主要有三种类型：第一种是富含铁、钛的月海玄武岩；第二种是斜长岩，富含钾、稀土和磷等，主要分布在月球高地；第三种主要是由0.1毫米～1毫米的岩屑颗粒组成的角砾岩。月球岩石中含有地球中的全部元素和60种左右的矿物，有6种矿物地球是没有的。

地球上最常见的17种元素，月球上比比皆是。以铁为例，仅月面表层5厘米厚的砂土中就含有上亿吨铁，月球上的铁主要是氧化铁，只要把氧和铁分开就行，而且易开采和冶炼。科学家已研究出利用月球土壤和岩石制造水泥和玻璃的办法，对于基建狂魔来说是个好消息。

月球表面储存着大量的稀有资源。举个例子，月球上的氦-3数量大约有100万吨以上，而地球的储量只有0.5万吨。氦-3是核聚变反应时不释放中子，不会产生辐射，不会为环境带来危害，是核聚变所需的完美原料。

从地球到月球，需要特殊的运载工具。目前掌握这项技术的只有美国、俄罗斯和中国等少数国家。随着火箭技术快速发展，重复使用的火箭已经出现。不久的将来，美国、俄罗斯和中国有可能会生产出类似于穿梭机那样可重复利用太空火箭。假如人类每年发射3艘载重为100吨的宇宙飞船，将氦-3从月球上运回，就能全面代替传统化石能源，使人类摆脱对化石能源的依赖。

月球表面具有高真空、无磁场、地质构造稳定、弱重力和高洁净的环境，月球背面不受地球无线电波干扰，建立月球天文观测基地、生物制品和新材料实验室，对地观测站和深空探测前哨站均具有重大的政治和科学意义。月球是研究月球科学、天体化学、空间物理、生命科学、对地观测科学与材料科学的理想场所。

从月球发射火箭比地球要容易得多，因为它没地球那么大的重力。如果说地球是人类的摇篮，那么月球就是人类未来移民外星球的基地。

吃一堑长一智

1978年，美国总统卡特的安全事务顾问布热津斯基访问中国时（从月球带回的380千克月岩石样品中，拿出指尖大小1克）赠送给了中国。此后，以地球化学专家欧阳自远为首的中国科学家，对其中的0.5克样品进行研究，发表了14篇相关研究文章，并推断出这是由阿波罗17号飞船航天员采集来的样品。

1986年3月，四位著名的老科学家王大珩、王淦昌、杨嘉墀、陈芳允联名呼吁“中国要跟踪研究国外战略性高技术的发展”。中央很快便组织了数百位专家就此事进行论证。之后，选取了生物技术、航天技术、信息技术、先进防御计划、自动化技术、能源技术和新材料等七个领域的15个主题项目，作为我国今后发展高技术的重点。这就是“863计划”。

由于航天技术是863计划选定的第二个高技术领域，因此“863-2”至今被冠在其研究子课题编号之前。1991年，时任 “863” 计划航天领域首席科学家的闵桂荣院士提出中国应开展月球探测活动的建议，并成立了“863月球探测课题组”。

90年代中期，在美国提出重返月球，欧洲、俄罗斯、日本和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。当时中国对月球探测尚未提出一个完整的发展规划，国家经济环境刚刚好转，只能做到简单的环月飞行，载人航天计划也在实施，所以探月计划一直未能启动。

探月的构想1994年正式提出，此后反复在论证两个问题：探月是否必要可行？我们上月球干什么，要做哪些事？1996年，中国完成了探月卫星的技术方案研究。为了迎庆1997年香港回归，有人提出利用运载火箭往月球上发射一个象征中国的铁质标志，永远地将其“烙”在月球上，以此扬国威、鼓志气。申请报告打到中央，但由于完全是出于政治考虑，被当时的国家领导人否决。

1998年，中国完成了探月卫星关键技术研究。2000年，中国科学院研究组完成《中国月球资源探测卫星科学目标》研究报告，提出了现今被广泛接受并作为立项目标的 “绕、落、回” 三步走的设想。

一期“绕”，是指研制和发射我国首颗月球探测卫星，实施绕月探测。探测卫星可以依靠火箭发射，高速冲出地球轨道，飞到太空，之后可以在月球附近“刹车”降低速度（近球制动），然后围绕月球轨道进行运动（绕月运动），完成任务后留在外太空，不会返回地球。

二期“落”，是指首次月球软着陆和自动巡视勘测。探测卫星在实现绕月运动后，可以在进一步降低高度在距离月球表面更近的轨道上运动（环月降轨），然后软着陆到月球表面上（落月），之后探测器实现着陆器和巡视器的分离，巡视器（也称为月球车）在月面上运动探测，完成任务后就留月球上，不会返回地球。

三期“回”，是指首次月球样品自动取样返回探测。探测卫星在完成落月目标后，巡视器可以自动采集月球表面的月壤并挖掘岩石，采集完成后探测器可以在月球表面起飞，并可以返回地球，并实现软着陆。

7年的游说和呼吁终于有了结果。2001年，由欧阳自远院士牵头制定的‘发射绕月卫星’第一期科学目标和有效载荷配置终于通过了国家评审。2003年9月，中央最终同意并批准了这个计划。2004年2月13日，国防科学工业委员会向世人公布，中国月球探测计划已经进入实施阶段：三年内，一颗属于中国的卫星将开始绕月飞行；6年内，中国的月球车将在月面上软着陆，展开巡视探测；2020年之前，中国研制的机器人将把月壤样品采回地球。

2004年2月25日，中国绕月探测工程于当日起正式实施，命名为 “嫦娥工程”。我们的探月标识叫月亮之上（样子有点丑），寓意挺好的，表达了中国和平利用空间的美好愿望。1984 年，联合国就通过了《指导各国在月球和其他天体上活动的协定》，规定月球及其自然资源是人类共同财产，任何国家、团体和个人不得据为己有。但月球的探测、开发与利用是没有政治边界的，谁先到达，谁先占有；谁先开发，谁先利用（这个明人不说暗话）。

嫦娥探月

绕月探测工程有5大系统：（1）月球探测器系统；（2）运载火箭系统；（3）发射场系统；（4）测控通信系统；（5）地面应用系统

探测工程原计划是按照“一星一箭”的思路来安排的，考虑到月球探测工程本身在科学上的风险性和不确定性，果断决定：再增加一颗“备份星”。一次不行，我们再来二次。“绕、落、回”三大目标，嫦娥一号、二号完成了“绕”，嫦娥三号、四号完成了“落”和“巡”，而嫦娥五号正式拉开“回”的序幕。

2007年10月24日，我国第1个月球探测器 —— 嫦娥一号绕月探测器由长征－3A火箭送入太空。嫦娥一号累计飞行494天，其中环月482天，比原计划多飞117天；飞行期间经历3次月食；传回1.37TB有效科学探测数据；获取了全月球影像图、月表化学元素分布、月表矿物含量、月壤分布和近月空间环境等一批科学研究成果，填补了中国在月球探测领域的空白。2009年3月1日，嫦娥一号完成了历史使命，撞击月球丰富海区域，完成硬着陆。

嫦娥二号是嫦娥一号的备份。由于一号成功完成了绕月目标，嫦娥二号卫星改作为探月第二阶段的技术先导星，于2010年10月1日发射，运行在距月面100千米高的极轨道上。2011年4月1日，嫦娥二号半年设计寿命期满后，进行了拓展试验。2012年6月1日，嫦娥二号又成功变轨，进入飞往小行星的轨道。

嫦娥三号，探测器由着陆器和巡回器（玉兔号月球车）组成。2013年12月2日，我国成功把嫦娥三号直接送入地月转移轨道。12月14日，嫦娥三号在月面软着陆，首次实现了我国对地球以外天体的软着陆。12月15日，嫦娥三号着陆器与玉兔号月球车互相拍照，使我国成为世界第三个掌握落月探测技术的国家。

嫦娥四号是嫦娥三号的备份星，由中继星（又称鹊桥）、着陆器和巡视器（又称玉兔二号）组成。嫦娥四号该干什么，刚开始专家意见并不一致，为此争吵了2年。分歧的核心是落在月球正面还是背面。

2019年获 “国家荣誉称号” 的叶培建院士当时则主张落到月球背面。“我服从上级决定，只要定了我一定努力做好。但我不同意落在正面，我们已经落到过正面了，再去落一次有多大意思？” 经过多次讨论，最后意见统一了，落到月球背面。成功了，自然是一大亮点；不成功，人类第一次也可以原谅。

由于在地球上永远看不到月球的背面，在月球背面着陆的探测器不能直接和地球站进行无线电通信，必须设置一个信号连接的中转站，这就是后来的“鹊桥”中继星。

2018年5月21日，中国发射首颗月球中继星“鹊桥”，6月14日进入使命轨道。同年12月8日，我国发射首次在月球背面着陆的探测器嫦娥四号。2019年1月3日，嫦娥四号探测器在月球背面的冯·卡门撞击坑完成软着陆，这在世界上也是第一次。

嫦娥三号的着陆区相当于在华北平原着陆，而嫦娥四号的着陆区相当于在崇山峻岭的云贵川地区着陆，所以嫦娥三号是以弧形轨迹缓慢着陆，而嫦娥四号采取近乎垂直的着陆方式。工作方式也不同，嫦娥三号在长月夜-180℃的环境中是不能工作的，但嫦娥四号则采用了同位素温差发电与热电综合利用技术，在晚上依然可以加班。

嫦娥五号2011年5月立项，11月24日04时30分，由长征五号运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射。嫦娥五号由上升器、着陆器、返回器、轨道器4部分组成，计划实现月面自动采样返回， 并带回2千克月球样品。

从发射到返回的23天时间里，总共有发射入轨、地月转移、近月制动、环月飞行、着陆下降、月面工作、月面上升、交会对接与样品转移、环月等待、月地转移、再入回收共11个重大飞行阶段，其中包括23次重大的轨道控制和6次重大分离控制，以及动力下降和月面起飞、交会对接等很多风险比较高的项目。

进入月球轨道后，嫦娥五号两两分离，轨道器－返回器组合体留在轨道，着陆器－上升器组合体在月面上降落。

着陆器上的采样装置要在1/6地球重力环境中在月面打钻，打出2米深的洞，并把采集到的月球样品无污染封装到上升器内的容器里。

接着，携带月球样品的上升器从月面起飞，与轨返组合体交会对接，把样品转移到返回器后上升器与轨返组合体分离。轨返组合体踏上归途，二者在以接近每秒11公里的第二宇宙速度飞到距地球几千千米时分离。

返回器采用半弹道跳跃再入方式再入地球大气层。2020年12月17日01时59分，嫦娥五号返回器携带2千克月壤样品成功在内蒙古中部四子王旗着陆场着陆，这是人类时隔44年后再次从月球取回土壤和岩石样品。

嫦娥五号为我国探月工程“绕、落、回”三步走发展规划画上了圆满句号。“嫦娥” 系列各型号总指挥、总设计师顾问的叶培建院士指出，探月工程当初的 “三步走” 战略定得很好，但走完这三步并不意味着探月工程的结束。

2019年1月14日，我国宣布了探月四期任务，并把嫦娥四号作为探月四期首次任务，后续还有三次任务。嫦娥四号已于2019年初在月球背面着陆并开展工作。

嫦娥六号计划在月球背面“南极-艾特肯盆地”进行采样返回。到底是月背还是正面，要根据嫦娥五号的采样情况来确定。

嫦娥七号计划在月球南极着陆，对月球的地形地貌、物质成份、空间环境进行一次综合探测任务。

嫦娥八号除了继续进行科学探测试验以外，还要进行一些关键技术的月面试验，包括利用月壤原位3D打印。

嫦娥六号计划2024年前后发射，嫦娥七号也将在2025年前后发射，嫦娥八号则将在2030年前实施发射。为什么都往月球南极跑，很简单，因为那里可以找到水，为后期建月球科研站做调研准备。

服务载人登月任务的新一代载人飞船将于2026年前后具备载人飞行能力，按照计划我们将于2030年前后进行基于环月轨道对接的载人登月飞行验证任务，实现中国载人登月从零到一的历史性突破。

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