太空真奇妙 月球系列之十: 嫦娥和玉兔

文/楊祖愛(美國太空總署太空工程師、國際太空站機器 |2015.01.17
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文/楊祖愛(美國太空總署太空工程師、國際太空站機器人CCM計畫經理)

人類第一輪探月活動,1958至1976年間,美蘇兩國競賽激烈,以美國太空人領先登月而終結,美蘇在太空科技上開始反敵為友,1991年蘇聯瓦解,國際局勢大轉變,到了21世紀,幾乎被遺忘的登月活動又現光芒,日本、中國、印度、歐洲航天局先後開始向月球招手,中國的嫦娥,在有系統的規畫下,捷足先登帶著玉兔回到久違的月球故鄉。

嫦娥奔月的美麗傳說,超越時空不再虛幻。中國國家航天局於2003年3月1日啟動了中國探月工程,經過四年多的努力,於2007年10月24日以長征三號甲運載火箭成功發射繞月衛星嫦娥一號。

嫦娥一號於11月7日飛入月球軌道,在離月表200公里的上空環繞探測了16個月,傳回清晰三維立體月球影像及月表有價值的礦物資源分布位置,取得月壤厚度及月球與地球之間的環境資料,於2009年3月1日,照預定計畫撞向事先選好的月球豐富海基地,硬著陸任務結束。

嫦娥二號於2010年10月1日由長征三號丙火箭發射升空,10月9日進入月球軌道,這回飛得更近,在離月表100公里的上空繞行,她主要的目的是測試月球軌道轉換與機動技術,驗證新型相機的數據傳輸功能,為嫦娥三號預選的著陸區作高解析度攝像試驗。

嫦娥二號於2011年6月9日離開月球後,還作了兩件很特別的事:前往距離地球約150萬公里的拉格朗日L2點,兩個多月後於8月25日進入L2點的橢圓形軌道,成功的邁進深空探測的第一步。她繞L2點一周需時6個月,其後於2012年4月15日離開L2點,前往探測4179號小行星,於12月13日以3.2公里的近距離成功飛越該小行星之後,嫦娥二號繼續飛往深空。

她是中國首顆飛入太陽系行星軌道的探測船,也達到了中國探月工程第一期「繞」的目標,正是任重道遠,不負眾望。

中國探月工程的第二期目標為「落」,嫦娥三號帶著第一架月球車玉兔號,於2013年12月2日由長征三號乙火箭發射,12月4日飛抵月球,在離月表100米高處減速,用自身的導航系統作漂亮的平行移動以避障礙物,下降至4米時關閉引擎自行墜落,成功著陸雨海平原,這段過程費時12分鐘,可以想像當時航天局地面控制中心的專家們是如何的屏息關注,自1976年蘇聯的月球24號著陸以來,沉寂了37年的月亮,這回迎來了中國的嫦娥和玉兔!

嫦娥三號著陸後立在固定位置,其頂端裝有近紫外光學望遠鏡,對天體光作長期持續監測,還裝了一台極紫外相機,探測太陽活動和地磁擾動對地球周圍的電漿地層(極紫外)輻射的影響,以便用來瞭解電漿層在太空天氣中的作用,可望提高對太空環境的監測和預報能力。

玉兔號月球車有六個輪子,以太陽能板及核電池共同供電,有通訊、導航系統及全景相機,前後方有避障相機,有光譜儀及X射線譜儀,還有一支鑽孔採樣的機械臂,可對月表元素進行現場分析,底盤上裝有雷達,邊走邊測月壤層結構和厚度。

月球上一晝相當於地球上的14天,白晝連續地球的14天那麼久,氣溫可高達攝氏120度,而月球上的一夜也相當於地球上的14天,溫度會下降到攝氏零下180度。持續14天沒有陽光就沒有電源,這是在月球上工作的一大挑戰,於是嫦娥三號和玉兔車上,除了裝有太陽能電池板負責儀器運轉及驅動玉兔車行駛,還另設了核電池發電機提供夜間熱源,負責給儀器保溫以免凍壞。

嫦娥四號是三號的備份船,嫦娥五號及六號不僅要降落月球,還要攜帶樣品返回地球,挑戰性更大,預定分別於2017及2020年發射,屆時必受世人矚目讚賞。

中國的月球計畫,首期的「繞、落、回」是無載人的任務,是探月階段,下二期分別為載人登月及長駐,以中國人的智慧及毅力,必定能圓滿達成。

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