作者:记者 姜天海 来源: 发布时间:2017-10-12 18:55:27
深空探测:揭开宇宙神秘面纱

 
9月20日,由中国科学院主办、中国科学院月球与深空探测总体部承办的第三届北京月球与深空探测国际论坛在北京举行。
 
来自国内外的200多位专家学者围绕2030年前主要航天国家(组织)关于月球、火星和小行星探测规划;行星科学研究的新进展和未来五年到十年的热点问题;月球和其它地外天体返回样品研究的方法、手段和科学进展;深空探测新方法与有效载荷新技术等主题展开了讨论。
 
在此次论坛中,我国未来的深空探测规划引起了多方关注。
 
首次火星探测将实现三大目标
 
中国首次火星探测任务将对火星开展绕、落、巡科学探测,中国科学院重大科技任务局副局长徐帆江在本次论坛上透露。
 
通过一次任务,一举实现对火星的环绕、着陆和巡视探测三大目标,是此次工程最大的亮点。
 
对此,我国首次火星探测任务总设计师张荣桥在论坛开幕式前的新闻通气会上表示:中国首次火星探测计划正在稳步推进,探测任务的相关载荷已基本确定,火星探测工程探测器总共有13种有效载荷,其中环绕器7种、火星车6种,涉及空间环境探测、火星表面形貌特征探测、火星表层结构探测等。
 
火星与地球间的距离虽然远至4亿公里,但已经是太阳系中与地球较为亲密的“邻居”。并且,其自然环境与地球最为相似。因此,火星一直是人类开展深空探测时的首选目标。
 
美国制订了覆盖太阳系主要天体、以本世纪30年代实现载人火星探索为长远目标的宏大战略规划,欧空局正在与俄罗斯共同实施Exomars计划,参与美国“猎户座”飞船服务舱的研制计划。
 
“在技术发展水平上,国际上已实现对火星的掠飞、环绕、着陆、巡视探测。火星成为主要航天国家的探测热点和空间技术战略制高点,成为行星探测的首选目标,火星探测将会出现技术上高新发展、科学上全新发现的局面。”中国探月与航天工程中心副主任于国斌说。
 
月球建站 火星优先
 
月球与深空探测是当今世界上极具挑战性、创新性与科学技术带动性的航天活动之一。从1957年首颗人造卫星升空,到1969年实现人类首次登月的壮举,再到近日“卡西尼号”完成了20年的光荣使命、坠落土星,人类探索太空的脚步从未停止。
 
迈入新世纪以来,世界各国都相继制定了长远、系统的深空探测计划,人类的深空探测活动已经进入了空前活跃的新发展时期。而在此当中,“月球建站”和“火星优先”成为快速发展的两个主要方向。
 
从目前到2030年左右,主要航天国家计划实施16次无人或机器人月球探测任务。
 
欧空局积极倡导建立“国际月球村”,计划在2018年发射携带月面机器人的月球着陆器,提出2024年前后采用3D打印技术建造月球基地的构想;俄罗斯规划了月球南极软着陆探测、全月环绕探测、月球南极采样返回探测等任务,把建立月球基地作为未来20年发展的主要目标;日本计划2018年发射可实现精确软着陆的小型“月球勘测智能着陆器”(SLIM);印度和韩国也都规划了本国的月球探测任务。
 
于国斌指出,全球月球探测面临着共同的科学目标:探测月球的空间和表面环境、地形地貌、地质构造、资源与能源的分布和利用;研究月球、类地行星与太阳系的形成演化历史和特征等。中国在月球的后续任务中,将会以月球科学综合探测、月基平台科学观测和月球资源利用试验作为三个主要的科学研究方向。
 
他在开幕式上表示,月球与深空探测是一项多学科交叉、技术高度集成的系统工程,是推动创新驱动发展战略的重大实践活动。其关键技术的突破,将带动基础科学、高新领域,以及前沿领域的快速发展。
 
对月球与深空的探测需要挑战一系列具有全球科学和技术工程意义的难题,研究太阳系和生命起源与演化规律、探寻地外生命信息,关注小行星和太阳活动对地球的影响;攻克适应极端环境条件下的材料、电子元器件、机械结构、仪器仪表等基础性技术,突破人工智能、自主导航、精确控制、远距离测控通信等高新技术。
 
近年来,我国在空间科学的事业上发展迅速。在过去的五年里,探月工程取得了一系列重大的科学成果,中科院空间科学先导科技专项支持的“墨子号”量子卫星、“悟空号”暗物质卫星、实践十号微重力卫星,“慧眼号”硬X射线调制望远镜等也相继发射成功,取得了“星地量子密钥分发和地星量子隐形传态”等多项国际领先的重大科学突破。载人航天工程天宫二号空间实验室在轨开展了“空间冷原子钟实验”等14项面向国际前沿的科学与应用任务。
 
徐帆江透露,未来,中国还将继续实施小行星采样返回、火星采样返回、木星系及行星际穿越探测、月球科研站、载人空间站、爱因斯坦探针(EP)、先进天基太阳天文台(ASO-S)等多项空间科学探测计划。多学科领域的科学实验、技术试验和科学应用与研究预期将会获得一大批原创性重大科学产出。
 
系统展开深空探测
 
中国自2004年实施探月工程以来,圆满完成了嫦娥一号至嫦娥三号的科学探测任务,获得了大量科学探测数据,取得了一系列重大的科学成果。
 
特别是利用嫦娥三号科学探测数据,中国的科学家们首次解译了着陆区月壤和月壳浅层结构特性,发现了一种新型玄武岩。徐帆江指出,“这些成果都得到了国际同行的高度认可和评价,很多成果都属于国际首次。”
 
在未来的几年里,嫦娥五号还将采集2千克月球样品返回地球并开展实验室研究。同时,中国首次火星探测任务也将对火星开展绕、落、巡科学探测。这些空间探测计划都将进一步丰富和深化人们对月球、火星的科学认识。
 
在《2016中国的航天》白皮书上,我国的深空探测计划不仅规划了我国首次火星探测任务,2020年发射首颗火星探测器,实施环绕和巡视联合探测;同时,也包括开展火星采样返回、小行星探测、木星系探测及行星穿越等项目的方案深化论证和关键技术攻关,适时启动工程实施,研究太阳系起源与演化、地外生命信息探寻等重大科学问题。
 
其中,小行星保存着太阳系形成、演化的原始信息,是研究太阳系起源的“活化石”,因此也是深空探测的热点之一。
 
小天体撞击在历史上多次导致地球环境灾变和生物灭绝,直接威胁人类的生存和发展。张荣桥在主题报告中指出,通过小行星探测,可以加深我们对小天体的轨道演化、内部结构等的认识。探究应对小天体撞击的技术途径,有助于回答公众的关切。同时,工程的实施还将带动“精细化”航天技术的发展。
 
此外,木星系探测及行星穿越也是深空探测的亮点。人类对木星系及其以远的探测相对较少,已有的探测表明,木星和土星的一些卫星上具备可能产生生命的条件,蕴含着大量的原创性重大科学发现的机会。同时,这也将推动“深远”的航天技术发展,包括新能源、长寿命、远距离测控通信、自助管控等相关技术。■
 
《科学新闻》 (科学新闻2017年9月刊 特别报道)
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