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8月23日晚,中国载人航天工程办公室表示,嫦娥七号不能在今年预定窗口实施发射。
但到了23日晚,情况变了。中国载人航天工程办公室表示,本着稳妥可靠、万无一失的原则,经综合研判,嫦娥七号任务不满足发射条件,不能在今年预定窗口实施。
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这句话很短,信息量却很大。它意味着嫦娥七号至少不会在今年原定窗口发射,并非简单把发射时间往后挪几天。至于原因究竟是天气、火箭、探测器,还是其他任务条件,现在都不清楚。
一个无人月球探测器,为什么开始由“载人航天”系统频繁发布消息?
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对一项航天任务来说,完成垂直转运往往意味着已经进入发射前最后阶段。按照当时公布的计划,接下来还要进行发射前各项功能检查、联合测试和推进剂加注。因此,当那枚巨大的长征五号缓缓驶向发射塔架时,外界自然会认为,嫦娥七号距离发射前往月球已经非常近了。
航天任务有一个基本原则,不能为了赶窗口而降低风险控制标准。
嫦娥七号的发射时间窗口,需要综合地球与月球位置、飞行轨道、测控条件、航天器状态等多方面因素。嫦娥七号最终还要挑战月球南极,对着陆区域的光照、热环境以及轨道设计都有特殊要求。因此,一旦综合研判认为任务条件没有完全满足,最稳妥的选择就是不飞。
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尤其是嫦娥七号这种高度复杂的深空探测任务,探测器一旦离开地球,很多问题就再也没有回到厂房重新处理的机会。
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由于去月球南极的难度很高,今年的发射窗口很短,这两天错过之后,今年就没有发射窗口了,所以今年不能发射嫦娥七号。接下来新的发射窗口还需要等待,最早也要等到2027年了,我们静候佳音。毕竟,作为旗舰级月球探测任务,平稳发射才是最好的选择。
经过嫦娥一号到嫦娥六号,中国已经先后完成绕月探测、月面软着陆、月球背面软着陆、月球采样返回,以及人类首次月球背面采样返回。到了嫦娥七号,中国探月的关注点开始明显转向一个新的区域——月球南极。
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嫦娥七号任务将突破高精度月面软着陆、腿式行走、月面飞跃以及永久阴影坑探测等关键技术,通过“绕、落、巡、飞跃”等综合方式,对月球南极环境和资源展开调查。
整套探测系统也非常复杂,嫦娥七号包括轨道器、着陆器、巡视器和飞跃器,并配合中继卫星,形成“四器一星”的探测体系。轨道器负责从月球轨道展开大范围遥感探测,着陆器要挑战南极复杂地形下的精确着陆,巡视器在月面移动,进一步扩大科学探测范围。
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最特别的还是飞跃器,它能在月球表面上飞行。这使嫦娥七号有机会抵近普通月球车几乎无法进入的区域,其中就包括这次任务最受关注的目标之一——月球南极永久阴影坑,去寻找那里可能存在的水冰。
除了中国之外,美国也高度重视月球南极,一个很重要的原因就是水冰。
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月球自转轴倾角很小,在南北两极一些深坑底部,阳光可能长时间甚至永久无法照射进去,于是形成永久阴影区。这些地方温度极低,可达零下一两百摄氏度。几十亿年来,由彗星、小行星撞击或者其他过程带到月球上的一些水分子,有机会在这样的低温环境里长期保存下来。
过去,多个月球探测任务已经获得月球极区存在水或者含氢物质的证据,但还有几个最关键的问题没有完全解决。水冰具体藏在哪里?含量究竟有多少?是在月壤颗粒之间,还是形成相对集中的冰?未来到底有没有利用价值?
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想回答这些问题,就需要去开展原位探测,这正是嫦娥七号飞跃器存在的意义。中国探月工程总设计师吴伟仁此前介绍,嫦娥七号飞跃器将携带水分子分析仪,从月球南极阳光照射区飞向永久阴影区内的撞击坑底部,寻找水冰存在的证据。
如果未来真的能弄清楚月球南极水冰的储量和分布,其价值不可估量。未来人类如果想在月球长期开展科研活动,把所有水、氧气以及其他消耗品都从地球运过去,代价会非常高。如果月球水冰能够被开发利用,水本身能够服务生命保障,水分解后得到的氢和氧还可能进一步应用于能源和推进剂体系。
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到了5月23日,神舟二十三号载人飞行任务新闻发布会上,这种调整第一次被说得更加清楚。中国载人航天工程办公室介绍,中国正在从任务、资源、队伍三个方面对载人登月和无人探月进行整合,整合后统称为“月球探测工程”。
看到这里,也就不难理解为什么今年嫦娥七号的多次重要节点,都由中国载人航天工程办公室对外发布。中国原本分别发展多年的无人月球探测和载人登月,现在正在更高层级上进行资源和工程体系整合。
过去的嫦娥工程解决了怎么绕月、怎么落月、怎么在月球背面着陆、怎么采样以及怎么把样品送回地球。载人登月面对的问题更多,除了火箭、飞船和着陆器,还必须解决航天员生命保障、月面活动、人员安全以及返回地球等一整套问题。
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两条路线当然不完全相同,但它们又共享很多东西。例如,月球通信和导航能力、月面环境数据、候选着陆区域认识、深空测控系统、发射场保障能力、地面试验设施,以及几十年来积累下来的工程管理经验。
如果两套体系各自重新建设一遍,既浪费资源,也没有必要。所以“任务、资源、队伍”整合,非常有必要。无人探月积累的数据和技术,可以更方便地服务载人登月。载人航天建立起来的高可靠性体系,同样可以反过来帮助未来无人月球探测。
中国已经明确提出,要在2030年前实现中国人登陆月球。中国载人航天工程办公室今年5月再次表示,后续还将组织长征十号运载火箭技术验证飞行、梦舟载人飞船和揽月着陆器首次飞行等重要任务。
无人探月并不会因为载人登月临近而停止,嫦娥七号之后还有嫦娥八号。
按照此前公布的规划,嫦娥七号和嫦娥八号将继续在月球南极开展探测,并为国际月球科研站等后续任务积累技术和科学数据。国家航天局此前公开介绍过,嫦娥七号、嫦娥八号将共同构成月球南极科研站基本型的重要组成部分。
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这意味着未来中国月球计划,“嫦娥工程”和“载人登月”将会互相协同。无人探测器先进入高风险区域,调查地形、资源和环境。载人系统在这些数据基础上,把安全性和可靠性做到更高。等到未来人类真正开始在月面长期工作,巡视器、机器人、通信中继以及自动化设备,又会成为航天员的重要助手,无人和载人最终会重新汇合。
从这个角度再看嫦娥七号,一头连接着中国已经非常成熟的无人探月能力,另一头则连接着2030年前中国人登陆月球,以及更远期的月球科研设施。最后,让我们一起静候嫦娥七号佳音。
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