中国探月工程

从1962年开始，中国探月事业已走过几十年的艰难历程。

——1962年起，开始对月球系列探测器进行研究。

——1994年提出探月构想，并在此后10年进行论证。

——2000年10月，栾恩杰公开表明探月决心。

——2000年11月，首次公布航天白皮书，明确近期发展目标。

——2001年，欧阳自远院士牵头制定“发射绕月卫星”第一期科学目标和有效载荷配置并通过了国家评审。

——2001-2002年间，孙家栋院士对首期目标进行综合论证，最后得出肯定结论。

——2003年9月，中央最终同意并批准了这个计划。

上世纪70年代，月球上的一座环形山被国际天文学者命名为“万户”。

这是一个中国人的名字，600多年前，一位名叫万户的明朝官员将自己绑在椅子上，两手各持一只大风筝，椅背上，47枚捆扎在一起的火箭被点燃———这位粉身碎骨者成为人类文明史上第一个尝试用火箭飞天的人。

21世纪初叶，继载人航天工程的一举成功，中国航天事业迈向又一个里程碑———探月计划。

2004年2月13日，国防科学工业委员会秘书长兼国家航天局副局长孙来燕向世人公布，中国月球探测计划已经进入实施阶段：3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。

其实，从1962年，我国学者特别是中国科学院相关单位的研究人员就开始了对阿波罗等月球系列探测器进行跟踪性与综合性研究。”我国真正意义上的探月构想是在1994年提出的，此后的10年间主要是在进行论证过程，而且是“那种反反复复的论证”。

谈论到这10年的酝酿，中国探月办公室刘建忠研究员告诉记者，包括欧阳自远院士在内的很多专家，除了搞研究，10年中做的最多的工作是四处游说和呼吁。

就在争论中，科学界的一些行动已在悄然地推动着中国探月计划的前进。上世纪90年代初，航天领域首席科学家闵桂荣院士提出了中国也要搞月球卫星的建议。1997年4月7日至10日，中国科学院的杨嘉墀、王大珩、陈芳允三位院士以“863”计划的名义发表了《我国月球探测技术发展的建议》。1998年，总装863航天领域办公室组织了杨嘉墀等航天专家对清华大学、中国航天科技集团五院502所、国防科大、中国科技大学的“月球车”项目申请报告进行评审，通过了由清华大学牵头的“月球探测机器人总体方案设计及关键技术分解”的立项研究，揭开了我国月球车研究的序幕。2000年5月，清华大学组织了“月球探测技术研讨会”，反响强烈。

2000年10月5日在京召开的首届“世界空间周”庆祝大会上，国防科工委副主任、国家航天局局长栾恩杰作了题为《面向21世纪的中国航天》专题发言，“我国将在无人实验飞船成功飞行的基础上，实现载人航天飞行。在空间探测方面，将实现月球探测，并积极参与国际火星探测活动，使我国的空间探测技术上升到一个更高的水平。”这是中国高层首次公开表明探月决心。

2000年11月22日，我国政府首次公布航天白皮书—《中国的航天》，明确了近期发展目标中包括“开展以月球探测为主的深空探测的预先研究”。

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。2001-2002年间，孙家栋院士组织全国各方面力量，对首期目标又进行了为期一年的综合论证，最后得出结论：科学目标明确、先进，技术能够实现，没有颠覆性的技术问题。2003年9月，中央最终同意并批准了这个计划。

嫦娥一号是我国的首颗绕月人造卫星。以中国古代神话人物嫦娥命名，于2007年10月24日在西昌卫星发射中心成功升空。该卫星的主要探测目标是：获取月球表面的三维立体影像；分析月球表面有用元素的含量和物质类型的分布特点；探测月壤厚度和地球至月亮的空间环境。2009年3月1日，嫦娥一号完成使命，撞向月球预定地点。

嫦娥二号和嫦娥一号任务对比

嫦娥系列卫星于2004年1月正式立项，被称作“嫦娥工程”。我国航天科技工作者早在1994年就进行了探月活动必要性和可行性研究，1996年完成了探月卫星的技术方案研究，1998年完成了卫星关键技术研究，以后又开展了深化论证工作。经过10年的酝酿，最终确定我国整个探月工程分为“绕”、“落”、“回”3个阶段。而嫦娥一号所完成的即是第一个阶段"绕"。

嫦娥二号和嫦娥一号卫星一样，主要进行绕月探测飞行，因此卫星的重量都是在2吨左右。比起嫦娥一号，嫦娥二号所搭载的CCD相机的分辨率更高，其它探测设备也将有所改进，如：X射线谱仪、γ射线谱仪、激光高度计、太阳高能粒子探测器、微波探测仪、太阳风离子探测器，所探测到的有关月球的数据将更加翔实。

2010年10月1日，嫦娥二号成功发射，获得世界首幅分辨率为7米的全月图；为嫦娥三号验证了部分关键技术；在拓展试验中首次从月球轨道出发飞赴日地拉格朗日L2点进行科学探测；在距地球700万公里处实现了对图塔蒂斯小行星的飞越交会探测。有关测控数据表明，截至2014年年中，嫦娥二号已突破1亿公里深空。嫦娥二号还在不断刷新宇宙深空的“中国高度”。同时，它下传的科学数据，经过多级处理，为科学研究和人类更好的认识宇宙提供了宝贵依据。

目前，嫦娥二号已经成为太阳系的小行星，围绕太阳做椭圆轨道运行，大约会在2020年前后回到地球附近。

2012年9月，国家863计划重点项目“绕月探测工程科学数据应用与研究”重点项目通过科技部组织的验收，标志着探月工程一期圆满完成。

这一项目由中科院组织实施，在近两年时间里，包括中国大陆和港澳在内的27家研究院所、高校270余位科技人员共同努力，获取了一系列技术创新和科研成果。

中国科学院院士、中国月球探测计划首席科学家欧阳自远用“4、6、11、15”4个数字概括这一项目取得的成果：“我们设定了4个科学目标，近一步解剖这4个科学目标设定了6个课题，目前取得11个主要科学成绩和15项技术突破。”

月球形貌地图

在技术上，突破了包括微波辐射计在轨探测数据处理与土壤厚度反演新技术、激光高度计联合三线阵CCD立体影像摄影测量新技术、月球形貌地图制图技术、月表物质成分反演技术等关键技术与方法，为我国后续月球与深空探测的推进打下了坚实的技术基础。

在科学成果方面，发表学术论文192篇，其中国际SCI论文44篇；出版专著两部；申请国家发明专利34项，已授权8项；研制实验平台等硬件设备2套，月球微波辐射模拟测试场1个；制定《月球中文地名翻译与编码》、《月球基本比例尺地形图分幅与编号》等国家标准两项（草案）。

中国科学院国家天文台副台长刘晓群表示，随着我国科学技术的发展，我国形成了一支非常好的深空探测工程技术队伍，“但科学研究队伍与国外科学研究队伍相比，与我们的工程队伍相比，还有很大差距。”刘晓群说：“正是通过这一项目，我们培养了一批人才，目前培养了29名博士研究生、48名硕士研究生。我们开始自主利用自己的探测数据开展科学研究的步伐才刚刚起步，希望国家能够继续支持这一项目。”

嫦娥三号探测器首次实现我国航天器地外天体软着陆。嫦娥三号任务作为探月工程二期主任务，是“绕、落、回”三步走中的关键一步，对整个探月工程乃至航天事业的发展具有重要意义。

嫦娥三号着陆器

作为中国国家航天局嫦娥工程第二阶段的登月探测器，嫦娥三号包括着陆器和月球车，于2013年12月2日由长征三号乙运载火箭从西昌卫星发射中心发射。它携带中国的第一艘月球车，并成功实现中国首次月面软着陆。

玉兔号，中国首辆月球车的官方名称，2013年11月26日上午9时，国防科工局新闻发布会宣布，我国首辆月球车——嫦娥三号巡视器定名为“玉兔号”。月球车设计质量140千克，以太阳能为能源，能够耐受月球表面真空、强辐射、摄氏零下180度到零上150度极限温度等极端环境。月球车具备20度爬坡、20厘米越障能力，并配备有全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达、粒子激发X射线谱仪等科学探测仪器。

破世界纪录在月工作时间最长的探测器

“自2013年12月14日月面软着陆以来，中国嫦娥三号月球探测器创造了全世界在月工作最长纪录，远远超出我们设想。原本着陆器和月兔号月球车的设计寿命分别是1年和6个月。”

2016年3月1日，全国政协委员、嫦娥一号卫星系统总指挥兼总设计师叶培建院士表示，这为我们对月球探测器的长寿命、高可靠性设计带来帮助，也对国产元器件的评估带来好处。“看起来，它还能继续工作下去，挺好的。”叶培建说。

嫦娥三号已超期服役约15个月。它的着陆器一切正常。2016年2月18日嫦娥三号着陆器成功自主“醒来”，进入在月球的28个白天——月昼。嫦娥三号着陆器上的月基天文望远镜等有效载荷及工程参数测量设备工作正常。

玉兔号月球车

“玉兔号月球车驱动机构发生了问题，不能走了。太阳能帆板也受到影响，原本有一侧的太阳能帆板月夜期间能合起来，把月球车盖上保温的，现在合不了了。即便如此，由于热控比较好，月球车还是能够唤醒，并把遥测数据下传地球。”叶培建说。

2016年初，国际天文学联合会正式批准了中国嫦娥三号着陆区4项月球地理实体命名，分别是“广寒宫”“紫微”“天市”和“太微”。“广寒宫”在月球正面，中心坐标北纬44.12，西经19.51。命名理由是用以标记中国嫦娥三号月球探测器首次在月球上实现软着陆的位置。“广寒宫”方圆77米区域，包括玉兔号月球车巡视路线及其东侧重要地貌。“紫微”“天市”和“太微”是紧邻嫦娥三号着陆点周边区域三个较大的撞击坑，名字取自古天文图中的“三垣”，以此表达对中国古代天文工作者的敬意。

“根据国防科工局制定的相关数据管理规定，嫦娥三号任务科学探测数据已陆续向全球开放共享。这对我们认识月球、在月球上看外空很有帮助。”叶培建说。据不完全统计，已有十余篇源自嫦娥三号数据的科学论文登上顶级科学期刊。比如，2015年12月23日出版的英国《自然-通讯》杂志公布了一则行星科学论文。中国与美国科学家报告，从2013年玉兔号月球车穿过雨海的紫微撞击坑附近的采样中发现了月球表面的一种新型岩石。

“广寒宫里，嫦娥三号的故事，在继续。人类讲述月球故事，也在继续。”叶培建说。

2016年3月1日全国政协委员、嫦娥一号卫星系统总指挥兼总设计师叶培建院士在接受新华社记者专访时表示，中国计划2018年前后发射嫦娥四号月球探测器，在月球背面软着陆。为“照亮”嫦娥四号“驾临”月球背面之路，一颗承载地月中转通信任务的中继卫星将在嫦娥四号发射前半年“布”到发地月拉格朗日L2点。

“人类探测器在月球背面软着陆是第一次。探月活动中，利用中继星实现地球与月球背面的通信，是中国人的创举。相当于距离月亮8万公里的地方‘布’了一个通讯站，可与地球保持全天候的通信。”叶培建说。希望这颗星是颗“长寿星”。这样，未来几年如果有别的国家探索月球背面，也可以得到中国中继星的通信服务。

嫦娥四号原本是探月二期“落月任务”的备份星。嫦娥三号圆满完成月面软着陆后，经过一段时间的论证，嫦娥四号被赋予更新的任务和挑战——月球背面软着陆。截至目前，人类得到的月球背面的信息都是拍照得来的，都不是就地考察得来的。

“月球背面和正面软着陆在‘落’月的本质上没有区别，嫦娥四号任务最大的难点在于人类在地球上无法与月球背面直接通信。地月关系有潮汐锁向，人类在地球上只能看到月球的正面，看不到月球背面和部分南北极。如果不解决通信问题，就不知道嫦娥四号有没有落到月球背面、落得好不好，是否正常开展月面工作。”叶培建说。

如何解决地球和月球背面的通信问题？

科学家们想到了中继。然而，实现中继的方法不止一个。比如，可以发射很多通信卫星绕着月球转，保证始终至少有一颗卫星绕到落在月球背面的嫦娥四号着陆器的通信范围，可以把信号传到地面。

“还有一个同样有效但成本降低的方案——朝地月拉格朗日L2点发射一枚中继卫星。在脑海里画张几何图形：月球在中间，地球和中继卫星分别在月球两边。跟地球相比，月球比较小，所以位于中间的月球几乎遮挡不住地球和中继卫星时间的信号传播。只要月球附近的信号传到位于地月拉格朗日L2点的中继卫星，这颗中继卫星就实时对地通信。”叶培建说。

随着中国探月工程一期、二期的顺利实施，三期工程已经进入到关键阶段。2016年“两会”期间，全国人大代表、探月工程三期总设计师胡浩透露，目前探月工程三期的“地面”工作都已完成，进入正品生产阶段，2016年要完成长征五号运载火箭首飞、嫦娥五号总装测试和测控网建成三大主要任务。

中国探月工程总体计划分为“绕、落、回”三个步骤。“前两步”绕月探测和月面软着陆巡视勘察任务已实施。正在进行的“第三步”，主要任务就是嫦娥五号探测器在月球表面采集土壤或岩石样本并返回地球。

胡浩表示，目前探月工程三期已经进入到最关键的阶段，也就是正样生产阶段，总装测试预计将用一年半时间完成，“按照整体部署和计划，已经进入三期工程最关键阶段——正样研制阶段，实际在准备上天的产品。前提是我们所做的地面试验、我们的方案完成了，地面关键技术在地面验证已经验证完了，大系统协调匹配在地面研制验证工作做完了，那么我们就要做上天的产品了。总装测试预计将用一年半时间完成。”

与嫦娥一号和三号探测器相比，嫦娥五号探测器要完成更为复杂的取样返回任务，其中涉及采集样品如何放置、如何在月球上发射火箭等诸多技术难题。胡浩表示，这些新问题的技术验证已经得到突破和解决，“涉及探测器的特别新的东西：一个是月表采样封装系统，包括样品如何采、如何转移、如何封装，需要很好的技术途径来实现；另外月球表面返回，很多新的东西，地面发射火箭很复杂的系统，天上需要考虑周全。月球轨道交会对接，月球远，探测器小，远距离小目标对接很大程度靠自己，很多技术问题需要解决。样品转移，样品从上升器转移，空中转移到返回器里面，这都是比较复杂。从目前来看我们顺利地转入到正样阶段，就说明前期作为技术验证和技术突破的已经得到了解决。”

胡浩透露，2016年，探月三期工程还将完成搭载探测器升空的长征五号运载火箭的首飞，实施嫦娥五号的总装测试，以及构成整个测控网这三大任务，“今年的三大项任务，一个对于大系统来讲就是首飞，长征五号的首飞，这是直接影响到后续能否按计划实施的；对于探测器系统就是完成总装和测试工作；对于整个测控系统，要构成整个的测控网。”

随着探月工程的不断推进，着陆、返回、交会对接、对月球考察等技术已经顺利实施。中国百姓普遍关注三期工程之后是否会开展载人登月？对此，胡浩认为，这是涉及国家整体系统安排的大事，何时实施应该由国家决策来定；不过，他本人希望越早实施越好。胡浩也坦言，要想实现载人登月，中国还需攻克一些技术难题，“载人之后到月球上当量更大，我们现在缺的就是更大的当量和生保系统。现在说的新一代（运载火箭）就有些力不从心，虽然现在叫大运载，要和把人送上去的要求来比还要再大一些。这样才能把人安全送上去接回来。如果这一点可以上来，那么说载人登月是可以的。”

虽然把航天员送到月球还需要进一步攻坚克难，但目前中国探月工程已经建立起了独立的深空探测网，在全国人大代表、探月工程三期总设计师胡浩看来，这也使得中国航天技术具备了探索其他星球的能力。他自豪地表示：“现在想探测火星，当然具备这样的能力。月球探测实施后，整个深空探测测控网基本建立起来。原来测控手段不具备，再远，测控站就看不到了。现在通过月球探测，我们建立了我们国家一套独立的深空探测测控网，这样的话相当于在地球上全天候看到空间各个角落的飞行器，那么作为深空探测来说，没有太大的障碍。”