“玉兔”圓夢：等待接續月球故事

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　　■本報記者 甘曉

　　今年12月，“嫦娥三號”探測器搭載“玉兔號”月球車已經在月球上生活了3周年。3年來，在33個月晝工作期間，“嫦娥三號”開展了“測月、巡天、觀地”科學探測，取得了大量科學數據。同時，研究人員在月球淺表層地質結構、月基天文觀測以及地球等離子體觀測等方面取得了一系列創新性科學研究成果。

　　作為中國在月球上留下的第一個足跡，“玉兔號”的意義深遠。如今，“玉兔號”月球車早已超期服役，科研人員也依然在為它堅守。

　　超齡服役的“兔子”

　　“啊，我壞掉了。”2014年1月25日，月球車“玉兔”發出了一條微博，牽動了許多人的心。自2013年12月14日降落在月球上后，受復雜月面環境的影響，“玉兔號”月球車機構控制出現了異常。隨后，它進入了第二個月夜休眠。

　　此時，嫦娥三號探測器上的科學載荷陸續開始科學探測任務。例如，著陸器上的月基光學望遠鏡開展了觀天探測，極紫外相機對地球等離子體層進行了觀測。而這兩項都是世界上首次在月面進行的探測活動。

　　2014年2月10日，“玉兔號”第一次喚醒失敗，工作人員沒有放棄對故障的分析和排查。兩天后，“玉兔”全面蘇醒。“玉兔仍然存在故障無法移動。”當時，探月工程新聞發言人裴照宇宣布。

　　這期間，“玉兔號”上搭載的全景相機、測月雷達、紅外成像光譜儀、粒子激發X射線譜儀等4臺科學載荷運行正常，獲得了大量的數據。

　　“帶傷”的“玉兔”在多次休眠、喚醒后，最終在2016年7月31日停止了工作。設計壽命為3個月的“玉兔號”超額完成了任務，圓了中國人著陸月球的夢。

　　在專家看來，正是這些作為鋪路石的探測器，為將來的載人登月鋪平了道路。

　　“觀天”仍在繼續

　　“測月、巡天、觀地”是科學家寄予“嫦娥三號”的希望。按照計劃，“嫦娥三號”用搭載的8臺科學儀器完成這3項科學目標——巡天觀測，觀察地球等離子體層的結構和密度變化，調查月表形貌、地質構造和潛在資源。

　　3年里，許多科研人員為“嫦娥三號”和“玉兔號”默默堅守，中科院國家天文臺研究員魏建彥就是其中的一員。他帶領團隊圍繞月基光學望遠鏡開展研究，取得了豐碩的科研成果。

　　月基光學望遠鏡也是“嫦娥三號”上目前唯一仍在正常工作的科學儀器。在“玉兔”登陸月球3周年之際，魏建彥帶領團隊像往常一樣負責生成月基光學望遠鏡的科研計劃，遞送到地面應用系統，向衛星上傳指令。

　　魏建彥向《中國科學報》記者介紹，該團隊接受來自天文界的觀測申請，每半年一次。“結合科學家們申請的科學課題，我們判斷月球上什么時候最適合針對這一課題進行觀測，最終生成月基望遠鏡觀測計劃。”他說。

　　截至今年6月，月基光學望遠鏡進行了4940小時的巡天觀測，獲得23.3萬張圖像數據。目前，月基光學望遠鏡的科學任務包括兩個方面：巡天觀測、變星長期監測。2015年，云南天文臺研究員錢聲幫領導的科研團隊，利用月基光學望遠鏡觀察一個名為“V921 Her”的雙星，通過其光變曲線，確定了雙星系統中兩顆子星的質量，并推測這一雙星系統中還存在另一顆天體——第三顆子星。

　　魏建彥介紹，對雙星的監測，研究其是否具有行星或塵埃環成為科學家們利用月基光學望遠鏡開展科學研究的一個熱點。

　　同時，魏建彥團隊還根據數據提出了月球外逸層中的羥基（水）密度的上限，探測精度比哈勃望遠鏡的結果提高兩個量級、比印度月船一號的結果提高5個量級，是迄今為止這一領域的最好結果。這一成果發表在2015年的《行星與空間科學》上。

　　在科研人員看來，無論月基光學望遠鏡將來是否停止工作，科學家對在月球上“巡天”探索不會停止。

　　“看地”“測月”成果豐碩

　　中科院國家天文臺研究員王華寧帶領團隊，利用極紫外相機完成了“看地”的科研任務。中科院長春光機所在國際上首次研制了極紫外相機，在月面上對地球周圍15個地球半徑的大視場等離子體層進行了極紫外觀測。

　　王華寧介紹，由中科院國家天文臺、國家氣象衛星中心、中科院長春光機所及中科院空間應用中心科研人員組成一支約30人的科研團隊。“3年里，我們通力合作，圍繞這一科學載荷開展了科研工作。”王華寧表示。

　　在中科院“地球等離子體層特征及其對太陽活動的響應研究”項目的支持下，研究人員在國際上首次獲得等離子體層側面大視場動態觀測結果。據國家天文臺閆巖博士介紹，研究人員首先觀察到了等離子體層應該存在的雙卵型結構。同時，他們還利用一次磁層亞暴期間的數據，發現了等離子體層存在的3個明顯的凸起結構。

　　在完成“測月”的科學目標中，科學家把地質工作者在地球上開展的工作搬到了月球上，在月球車“玉兔”上設置有全景相機、紅外光譜儀、粒子激發X射線譜儀和探月雷達等設備。

　　據了解，這4臺科學儀器的探測數據在國際上首次揭示了月球雨海區的火山演化歷史，表明月球在距今25億年前仍存在大規?；鹕絿姲l，可能與該區域極富放射性元素有關，這一研究結果對理解月球演化有重要意義。

　　“蟾宮玉兔方圓夢”，中科院院長白春禮賦詩這樣贊頌“嫦娥三號”的創新成果。從古代先民對登上月球的暢想，到“嫦娥三號”攜“玉兔號”成功落月，嫦娥飛天的夢想已經實現。但是，中華民族的探月夢并沒有就此結束。未來發射的“嫦娥四號”“嫦娥五號”，火星探測器，還將帶領國人走向更遠的太空。

　　中國繞月探測工程首任首席科學家、中科院院士歐陽自遠：

　　深空探測未來可期

　　俱懷逸興壯思飛，欲上青天攬明月。

　　過去一年里，我國嫦娥工程二期“嫦娥三號”的著陸器與月球車首次在月面實施“巡天、觀地、測月”的聯合科學探測，陸續收獲了一系列的新發現和豐碩的科學探測成果，我國深空探測的進展令人振奮。

　　俄國“火箭之父”齊奧爾科夫斯基曾經說：“地球是人類的搖籃，但人不能永遠生活在搖籃里。他們不斷地向外探尋著生存的空間：起初是小心翼翼地穿出大氣層，然后就是征服整個太陽系。”

　　自1958年開始，中國的月球探測經歷了長達35年的跟蹤調研與綜合分析月球與行星探測的進展與成就，開展了各類地外物質、阿波羅月球巖石和火星隕石研究，出版了《月質學研究進展》和《天體化學》專著等。1993年至2003年，又經歷了10年的中國開展月球探測的系統科學論證，包括中國實施月球探測的必要性與可行性，發展戰略與長遠規劃，首次月球探測的工程目標、科學目標與技術總要求等。2004年國務院批準了我國首次月球探測實施方案。

　　2007年，“嫦娥一號”作為首顆探月衛星，取得了全月球的影像圖、月表物質成分和近月空間環境，首次獲得月球土壤層內氦-3資源的分布與資源總量。

　　2010年，“嫦娥二號”發揮了承前啟后、持續發展的先導作用，提交了分辨率為7米的全月球地形圖，是全世界覆蓋最全、精度最高的一張全月圖；測繪了“嫦娥三號”著陸區1米分辨率的高精度地形圖，為“嫦娥三號”成功軟著陸月面奠定基礎；相繼“嫦娥二號”飛向日—地L2位置，235天監測太陽爆發活動；隨后“嫦娥二號”飛離地球700萬千米，與“戰神號”小行星交會，精確測定小行星的形狀、大小與運行軌道。當前，“嫦娥二號”成為一顆人造小天體，圍繞太陽運行，飛離地球數億千米。

　　3年前，“嫦娥三號”發射成功，使我國成為繼美國、前蘇聯之后第三個實施著陸器和月球車軟著陸月面，開展“就位”和“巡視”聯合探測的國家。

　　2017年，“嫦娥五號”就將啟程，在月面鏟取和鉆孔取樣并帶回地球。為了這一天，我們正組織全國的研究團隊抓緊搭建實驗室，只要月球樣品一到，就可以馬上開展各類分析研究，為國家發現更多的月球奧秘。

　　2018年，“嫦娥四號”的軌道器、著陸器和月球車對月球背面開展聯合探測。在地球上永遠看不到月球背面，人類也沒有實施過月球背面的專項科學探測，預計將獲得一系列新的探測成果。

　　中國人有能力飛得更遠。在我國全面建成小康社會、中國進入科技創新型國家行列之際的2020年，我們將要首次探測火星，實施火星軌道器與火星車的聯合探測。開展火星生命信息的探尋，火星空間與表面環境，火星地形地貌、地質構造、物質組成、地下水分布、內部結構與演化過程的探測和研究，為人類改造火星成為第二個生命棲息地——再造一個“地球”積累科學依據。

　　生活在這個時代，我深感幸運，是國家的重大需求拉動深空探測工作者不斷前行。真切希望有關的專家學者和青年學子，能夠投入到嫦娥工程和探索宇宙奧秘的行列中來，共同為人類社會的持續發展和美好前景，為中華民族的偉大復興和繁榮昌盛作出貢獻。（本報記者甘曉整理）

(責編：魏艷、趙竹青)