2049年完毕太阳系边际探测,专家建议小编国204

2019-07-20 07:29栏目:澳门新葡亰手机版登录网址

近日,在以“太阳系边际探测的前沿关键问题”为主题的第639次香山科学会议学术讨论会上,国家航天局探月与航天工程中心研究员、中国工程院院士吴伟仁提出了我国空间探索的新设想——太阳系边际探测任务。

专家提出我国2049年实现太阳系边际探测

“嫦四”中继星下月提前升空

太阳系边际是当前国际空间科学研究的前沿热点领域,也是极远、极暗、极寒的未知区域。目前,国际上仅美国的先驱者10号和11号、旅行者1号和2号以及新视野号等少数几次任务在完成预定的行星探测等目标后,开展了星际任务拓展,继续飞向更远的太阳系边际开展一些探测。

10月26~27日,在以“太阳系边际探测的前沿关键问题”为主题的第639次香山科学会议学术讨论会上,国家航天局探月与航天工程中心研究员、中国工程院院士吴伟仁提出了我国空间探索的新设想——太阳系边际探测任务。

新京报讯 我国计划于今年下半年发射嫦娥四号月球探测器,首次实现人类探测器在月球背面软着陆。昨天,探月工程总设计师吴伟仁院士解释该计划时表示,月球背面探测不仅有助于全面探索月球,还可以在电磁波宁静区探测宇宙起源时期的信号。

作为此次会议执行主席,吴伟仁在会议报告中强调:“探测太阳系边际将构建我国航天器在太阳系全域的到达能力,初步具备恒星际空间探索能力,能够带动我国科技水平与创新能力的大幅提升。”

太阳系边际是当前国际空间科学研究的前沿热点领域,也是极远极暗极寒的未知区域。目前,国际上仅美国的先驱者10号和11号、旅行者1号和2号以及新视野号等少数几次任务在完成预定的行星探测等目标后,开展了星际任务拓展,继续飞向更远的太阳系边际开展了一些探测。

今年4月24日是第三个“中国航天日”。昨天,中国航天日北京分会场活动在中国科技馆举办,吴伟仁在活动中向公众介绍了嫦娥四号的相关科学问题。

吴伟仁表示,瞄准我国本世纪中叶全面建成航天强国的战略目标,基于现有航天技术发展水平和科学认知程度,以及国家经济能力,我国太阳系边际探测的设想由两个阶段组成。近期实现100AU(1AU为日地距离,约1.5亿公里)的就位探测,远期突破1000AU的探测。

作为此次会议执行主席,吴伟仁在会议报告中强调:“探测太阳系边际将构建我国航天器在太阳系全域到达能力,初步具备恒星际空间探索能力,能够带动我国科技水平与创新能力的大幅提升。”

嫦娥四号探月成为今年广受国内公众瞩目的航天任务。《自然》杂志网站列出的2018年值得期待的科技事件中,嫦娥四号任务也名列其中。

围绕2049年实现对100AU的太阳系边际探测的近期目标,可以从3个方面展开。一是日球层鼻尖方向的探测,探测器沿黄道面附近、飞行指向天域为银河系中央方位,揭示太阳风和星际风的相互作用、异常宇宙线的产生机制。二是日球层尾部方向的探测,探测器沿黄道面附近、飞行指向天域为背离银河系中央的方位,在飞抵太阳系边际的途中择机开展冰巨星、半人马族小天体等多目标探测。三是日球层极区方向的探测,探测器垂直黄道面、飞行指向天域为太阳极区方位,实现太阳高纬的就位探测及恒星际物质特性探测,开展宇宙线在日球层的全日球循环机理、日球层的外部宇宙物质作用机理等研究。

吴伟仁表示,瞄准我国本世纪中叶全面建成航天强国的战略目标,基于现有航天技术发展水平和科学认知程度,以及国家经济能力,我国太阳系边际探测的设想由两个阶段组成。近期实现100AU(1AU为地球到太阳的距离,约1.5亿公里)的就位探测,远期突破1000AU的探测。

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吴伟仁同时提出,三方面设想任务的实现需要突破六大关键技术,包括行星际轨道设计与优化技术、新型能源与推进技术、超远距离深空测控通信技术、深空自控、高可靠长寿命技术及新型科学载荷技术等。

围绕2049年实现对100AU以远的太阳系边际探测的近期目标,可以从三个方面展开。一是日球层鼻尖方向的探测,探测器沿黄道面附近、飞行指向天域为银河系中央方位,揭示太阳风和星际风的相互作用、异常宇宙线的产生机制。二是日球层尾部方向的探测,探测器沿黄道面附近、飞行指向天域为背离银河系中央的方位,在飞抵太阳系边际的途中择机开展冰巨星、半人马族小天体等多目标探测。三是日球层极区方向的探测,探测器垂直黄道面、飞行指向天域为太阳极区方位,实现太阳高纬的就位探测及恒星际物质特性探测,开展宇宙线在日球层的全日球循环机理、日球层的外部宇宙物质作用机理等研究。

记者从国家国防科工局了解到,嫦娥四号包括中继星、着陆器和巡视器。中继星计划于今年上半年发射,将到达拉格朗日L2点,实现探测器与地面之间的测控通信和数据传输。

据悉,2018年,在政协十三届全国委员会第一次会议上,吴伟仁等9位委员递交了“关于启动太阳系边际探测工程实现建国100周年之际抵达100AU深空”的提案,并得到相关部门的高度重视和积极响应。

吴伟仁同时提出,三方面设想任务的实现需要突破六大关键技术,包括在行星际轨道设计与优化技术、新型能源与推进技术、超远距离深空测控通信技术、深空自控、高可靠长寿命技术及新型科学载荷技术等。

着巡组合体计划于今年下半年发射,抵达月球背面,开展月基低频射电天文、月球背面巡视区形貌和矿物组份、巡视区浅层结构等科学探测与研究,预期可获得一批原创性科学成果。

(原载于《中国科学报》 2018-10-31 第1版 要闻)

据悉,2018年,在政协十三届全国委员会第一次会议上,吴伟仁等9位委员递交了“关于启动太阳系边际探测工程 实现建国100周年之际抵达100AU深空”的提案,并得到相关部门的高度重视和积极响应。

除了中国探测任务,嫦娥四号还将执行“全球任务”。目前已确定将搭载荷兰低射频电探测仪、德国月表中子与辐射剂量探测仪、瑞典中性原子探测仪和沙特月球小型光学成像探测仪4台国际合作科学载荷。

释疑1

为何要在月球背面软着陆?

隔绝电磁噪声,可探测宇宙形成早期短波信号

月球的公转与自转速度一样,都是27.3天,这是由于地球对月球的“潮汐锁定”导致的。加上天平动的作用,只有约59%的月面能被地球观测到。也就是说,月球背面41%的地方始终受月球阻挡。

这样的特性,导致月球背面探测具有很多独特的科学价值。吴伟仁说,月球背面避开了来自地球的大量电磁干扰,处于一种电磁波“宁静区”。在这样的洁净环境中,探测器可以接收到更多微弱信号,例如宇宙形成早期发出的短波。

“这些低频短波可以帮助我们研究宇宙起源。在月球正面是无法探测到的,因为收到的都是电磁噪声。”中科院国家天文台研究员郑永春说。

目前全世界进行过120多次月球探测活动,但从来没有探测器登陆过月球背面。吴伟仁表示,要想深入探索月球奥秘,一定要去那里。而且目前中国有条件、有能力开展月球背面软着陆探测,争取创造世界第一。

另外,美国航空航天学会会员、“小火箭”工作室创始人邢强介绍,月球背面的月壤和岩石人类尚未接触过,进一步探究和分析,可以为地球和月球形成的早期机理提供更翔实的研究材料。

历史上,苏联月球2号探测器于1959年首次拍到月球背面照片。1968年,美国阿波罗8号飞船第一次带着人类目睹月球背面。目前,人类对于月球背面最详细的信息,是来自于2009年入轨的美国月球勘测轨道飞行器。

释疑2

月球背面着陆有何难度?

多山地形登陆困难,将发射中继星建立地月通信

嫦娥一号和二号在绕月过程中都曾拍摄过月球背面,嫦娥二号拍摄的月球表面全图,分辨率达到7米的“高清”程度。通过这些照片和数据,科学家发现,月球背面的地形比正面远为复杂,多“山”多“谷”。

郑永春介绍,这是因为月球曾被大量小行星撞击,形成了很多深坑,看上去就是大量的环形山。

复杂地形为嫦娥四号着陆带来更多困难。吴伟仁打了个比方:“嫦娥三号相当于在华北平原着陆,嫦娥四号则相当于在崇山峻岭的云贵川地区着陆。”

同时,遥测和控制也是个难题。电磁波只能直线传播,当探测器飞行至地球看不到的月球背面,如何与地球建立通信?

科学家将利用一颗中继卫星解决这个问题。在嫦娥四号发射前,我国将于下月先发射一颗中继卫星,定位在距地心约45万公里、距月心约6.5万公里的地月拉格朗日L2点。据邢强介绍,拉格朗日L2点位于地球球心和月球球心连线且靠近月球的一个特定位置上,通俗来说,该点既能“看到”地球,又能“看到”月球,因而能成为嫦娥四号与地球之间的信息中转站。

中国科学家对于拉格朗日L2点并不陌生。2010年发射升空的嫦娥二号卫星,在完成既定的月球探测任务后,继续飞往深空,曾抵达并绕飞拉格朗日L2点。其携带的4台科学仪器在此位置上进行了联合探测,填补了我国对地球远磁尾区域的离子能谱、太阳耀斑爆发和宇宙伽马暴的科学探测空白。

邢强表示,在月球探索中使用中继通信技术,也是对深空探索和星际探索技术的一种验证。

■ 展望

中国正论证建设无人值守月球科研站

我国现在已论证更长远的月球探测与开发计划。

去年召开的第七届航天技术创新国际会议上,国家航天局探月与航天工程中心相关负责人透露,我国正在开展月球科研站的论证。月球科研站将是能源长期供给、自主运行、无人值守的月面基础设施,未来开展以机器人为主的科学研究和技术试验。

“之所以要建立科研站,是因为有些工作需要较长时间才能产出成果。依托科研站,可以进行更长时间的工作,开展科学研究、能源开发等任务。”航天专家庞之浩介绍,月球探测分为探月、登月、驻月三种方式,其中驻月可以采取无人科研基地和有人月球基地两种形式。

庞之浩解释,月球没有大气层阻隔、震动小,是天文探测的理想环境。建立月球科研站,还能以月球为基地,对地球和深空开展探测,成为向远深空出发的跳板。

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