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中国探月工程

中国探月工程(又称:嫦娥工程,英文全称:China’s Lunar Exploration Program,英文缩写:CLEP)是中国启动的第一个探月工程,也是继人造卫星、载人航天工程之后中国航天事业发展的又一座里程碑,开启了中国人深空探索的时代。

中国探月工程于2004年立项,工程规划为三个大阶段,分别是无人探月、载人登月、长久驻月。无人探月阶段共三期工程,工程一期的任务是实现环绕月球探测,主要由嫦娥一号探测器执行;工程二期的任务是实现月面软着陆和自动巡视勘察,主要由嫦娥二号卫星嫦娥三号探测器嫦娥四号探测器执行;工程三期的任务是实现无人采样返回,主要由嫦娥五号探测器执行。

2020年12月,嫦娥五号完成月球表面采样后顺利返回地球,标志着无人探月阶段三期工程圆满完成,中国探月工程正式迈入载人登月阶段。载人航天工程办公室还表示在完成载人登月目标的基础上,中国还会实现长久驻月,实现月面长期驻留生活和月球资源的开发利用。 2023年,中国开始全面推进探月工程四期。探月工程四期是中国探月工程进入载人登月阶段的首个工程,主要由嫦娥六号探测器嫦娥七号嫦娥八号执行任务。2024年5月3日17时27分,在海南文昌卫星发射中心,长征五号遥五火箭成功将嫦娥六号探测器送入地月转移轨道。2024年6月25日,嫦娥六号任务圆满成功,实现世界首次月背采样返回。嫦娥六号”之后,2026年,中国计划发射“嫦娥七号”;2028年,中国计划发射“嫦娥八号”。计划在2028年前,构建国际月球科研站基本型,开展月球环境探测和资源利用试验验证;2030年前,中国计划实现载人登月。后续,在2040年前,建成一个完善型的国际月球科研站,开展日地月空间环境探测及科学试验;再之后,将建设“应用型月球科研站”,形成一个多功能月球基地。

中国探月工程、探月工程相关团队以及个人,在2019年获得英国皇家航空学会团队金奖,在2020年获得国际宇航联合会2020年世界航天奖”,在2022年入选中国工程院院刊《Engineering》“2022全球十大工程成就”。

发展历程

立项背景

2017年1月5日,中国探月工程首席科学家欧阳自远院士,应邀到中国政协文史馆作关于中国探月工程的讲座。讲座期间,欧阳自远院士讲述了中国探月工程缘起,主要包括三个大背景,分别是人类空间时代的到来,“阿波罗计划”带来的震撼,中国航天事业的发展。

人类进入到空间时代

1957年10月4日,苏联发射了人类卫星一号“斯普特尼克1号”震撼了整个世界,人类由此进入空间时代。当时,中国共产党党中央对此十分重视。

1958年5月15日,苏联第三颗人造卫星又上天,毛泽东在中国共产党八大二次会议进行期间,提出发展中国的人造卫星问题,说:苏联卫星上天,我们想不想搞个把两个卫星,我们也要搞一点卫星。”毛泽东的指示,后来被概括为“我们也要搞人造卫星”,成为中国人向太空进军的战斗号角。毛泽东讲话后不久,中国科学院成立了581组,用以规划中国发展人造卫星的计划。

月球探测的两次热潮

阿波罗计划”带来的震撼:1958年后,苏联和美国相继开始探测月球。探月初期,苏联远远领先于美国,1959年1月2日,苏联发射的月球1号探测器,实现人类探测器首次飞越月球。1959年9月12日,发射月球2号探测器并撞击月球,成为首个到达月球的人造物体。1960年代开始,美国政府下定决心,组织一切力量赶超苏联的探月进程,这项计划被命名为“阿波罗计划”。“阿波罗计划”始于1961年5月,美国政府共组织了2万多家企业、200多个大学和五六十个研究所,共计40万人的强大队伍来实现载人登月。在美苏这项最激烈的竞争当中,苏联无一人登上月球,最终美国的“阿波罗11号”宇宙飞船载着三名宇航员于1969年7月21日成功登上月球,此后,美国又相继六次发射“阿波罗”号飞船,其中五次成功,共有十二名宇航员登上月球。“阿波罗计划”带动了美国20世纪六七十年代全部高新技术的发展,垄断了空间霸权。

月球探测新一轮热潮:在美苏冷战结束后,进入21世纪月球探测又迎来新一轮热潮。2004年,美国提出了重返月球计划,同年,欧洲也制定了月球和火星探测的“曙光女神”计划;印度也宣布开展月球探测活动;日本于2007年发射了“月亮女神”进行绕月探测活动。月球探测迎来新一轮热潮,中国对于月球探测的开展,将是迈出深空探测的重要一步,对填补中国在深空探测领域的空白,推动科学技术整体水平的提高,提升综合国力、增强民族凝聚力、培育国民开拓创新精神等都有重要意义。

中国航天的快速发展

从1970年中国的第一颗人造卫星——“东方红一号”成功发射,到1992年中国载人航天工程正式立项,再到2003年10月15日中国航天员杨利伟搭乘神舟五号飞船首飞成功,中国成为世界上第三个独立掌握载人航天技术的国家。中国航天事业30多年的发展成就,为探月工程的实施积累了大量的技术和经验,打下了坚实基础。

研发历程

探月工程一期的任务由嫦娥一号任务组成。嫦娥一号任务让中国第一次,形成深空探测任务的总体设计思路和研制流程。

论证立项阶段

1991年,中国航天专家提出开展月球探测工程。

1995年,国家“863”计划航天领域专家委员会提出并下达了“我国开展月球探测的必要性和可行性”的研究课题,来自中国科学院和中国航天有关研究院和中国科学院的专家学者开始进行研究论证。经过近4年的认真研究,2000年,相继完成了“我国月球探测的发展战略和规划”、“我国月球探测卫星的科学目标与有效载荷配置”等报告,并提交了第一套比较完整的论证报告,为中国月球探测研究论证奠定了一定基础。

2000年,中国科学院通过对探月科学目标的评审,并据此科学目标开始研制有效载荷。

2001年,时任中国科学院院长孙家栋牵头,国防科工委组织中国科学院、中国航天科技集团、总装备部等单位正式启动月球探测工程的相关论证工作。

2002年起,中国国防科工委组织科学家和工程技术人员研究月球探测工程的技术方案。经过两年多努力,落实探月工程技术方案,建立全国大协作工程体系,并提出立足中国现有能力的绕月探测工程方案。

2004年1月23日,中国首次月球探测工程正式立项实施。2月25日,国防科工委召开绕月探测工程领导小组第一次会议,会议通过《绕月探测工程研制总要求》,探月工程被正式命名为“嫦娥工程”,第一颗绕月探测卫星被命名为嫦娥一号

2006年2月,国务院《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020)》颁布,明确将“载人航天与探月工程”列入国家十六个重大科技专项。

方案制定阶段

2004年3月15日,国防科工委召开第一次绕月探测工程工作会议和大总体协调会,协调总体技术方案和总体计划流程,同时任命一批航天专家担任卫星、运载火箭、发射场、测控和地面应用等五大系统总指挥及总设计师,并组成近万人的研制试验大军。6月27日,完成发射场系统总体技术方案制定。7月30日,完成地面应用系统设计方案制定。8月6日,完成测控系统总体设计方案制定。11月19日,绕月探测工程领导小组召开第二次会议,审议并通过工程转入初样研制阶段。

工程研制阶段

工程研制阶段分为两个阶段。第一阶段是初样研制阶段,2004年是初样研制阶段的开局年,这一年先后完成了发射场系统总体技术方案制定、测控系统总体设计方案制定、地面应用系统设计方案制定、卫星系统的方案设计和运载火箭系统的初步研究,并开始进行一系列关键技术攻关。

第二阶段是正样研制阶段, 2005年12月29日,绕月探测工程领导小组召开第三次会议,审议并通过了工程转入正样研制阶段。2006年,5月16日-19日,完成发射场适应性改造与建设验收;5月29日-6月2日,测控系统利用欧空局SMART-1卫星开展USB与VLBI综合测轨试验;7月16日,地面应用系统昆明40m天线通过验收;8月1日-9月16日,完成卫星系统与地面应用系统正样对接试验;8月1日-9月28日,完成卫星系统与测控系统正样对接试验;10月20日,地面应用系统密云区50m天线通过验收;10月28日-11月19日,完成整星热平衡与热真空试验;11月27日,完成星箭对接、分离试验;12月27日,月球探测工程中心组织各系统开始进行“两个百分之百”的复查复审、反思、质疑活动。

2007年1月12日,运载火箭完成出厂测试。1月16日,绕月探测工程领导小组召开第四次会议,审议并通过了工程转入发射实施阶段。

发射实施阶段

2007年2月8日,绕月探测工程指挥部召开会议,决定将“嫦娥一号”卫星发射窗口调整为2007年下半年。5月28-6月10日,嫦娥一号卫星任务1:1全过程演练。8月3日,嫦娥一号通过出场评审。8月10日,绕月探测工程领导小组召开第五次会议,决定工程转入发射实施阶段,定于10月发射嫦娥一号卫星。8月19日,“嫦娥一号”卫星进场。9月20日,长征三号甲运载火箭进场。10月22日,国家航天局宣布择机执行绕月探测工程嫦娥一号飞行任务。

2007年10月24日18时05分,搭载着中国首颗探月卫星嫦娥一号的长征三号甲运载火箭在西昌卫星发射中心三号塔架点火发射。北京航天飞行控制中心宣布,嫦娥一号卫星准确入轨,发射圆满成功。

在一期工程论证的基础上,月球探测二期、三期工程的论证过程大致分成四个阶段。第一阶段主要由科学院系统和航科集团系统自发开展自发预先研究论证,从2003年3月开始,由中国科学院和航科集团五院进行联合论证,9月确定了月球探测二期、三期工程的科学目标、有效载荷需求和工程的总体概念性方案和关键技术。第二阶段是国防科工委组织的初期论证阶段。从2003年10月开始,国防科工委启动了月球探测二期、三期工程的论证工作。2004年1月,完成《我国月球探测二、三期工程综合论证报告》及包括卫星系统、运载系统、测控系统、发射场系统和地面应用系统论证的相关报告的附件。第三阶段是科技部组织的专家评审阶段。2004年2月,国家中长期科技发展规划办公室重大专项论证组对《我国月球探测二、三期工程》进行了为期两个月的讨论、论证和审查:中国“月球探测二、三期工程”成为第一个通过了国家中长期科技发展规划重大专项专家评审的项目。第四阶段是深化论证阶段。从2004年8月开始,在国防科工委月球探测工程中心的统一组织和部署下,形成了6个专家论证组,开始了月球探测工程二期、三期的深化论证阶段的论证工作。2007年,中国探月二期工程完成论证工作。2010年,中国探月工程三期的论证和实施方案编制工作完成。

执行探月工程二期任务的嫦娥二号卫星探测器,嫦娥三号探测器嫦娥四号探测器分别于2010年,2013年,2018年成功发射。执行探月工程三期任务的嫦娥五号探测器于2020年发射成功。

2024年5月3日,搭载探月工程四期嫦娥六号探测器的长征五号遥八运载火箭,在中国文昌航天发射场点火发射。

总体规划

中国探月工程总体分为“探”、“登”、“驻”大三步,即无人探月、载人登月、长久驻月。

无人探月

无人探月阶段,中国派出无人月球探测器访问月球、认识月球。这一阶段又分为“绕”、“落”、“回”小三步,包括探月工程一期、探月工程二期、探月工程三期。主要由嫦娥一号、嫦娥二号嫦娥三号探测器、鹊桥号中继卫星、嫦娥四号探测器、“嫦娥5T”、嫦娥五号执行相关任务。2020年12月17日凌晨,嫦娥五号完成月球表面采样后顺利返回地球,这标志着中国探月工程无人探月阶段,即“绕、落、回”小三步走规划圆满完成。中国探月工程完成无人探月阶段的任务后,2023年将全面推进探月工程四期,中国探月工程正式进入载人登月阶段。

载人登月

随着“小三步走”战略规划的完成,“大三步走”即“探、登、驻”也迈向了第二步:载人登月计划。中国载人登月计划,从2023年开始,要用7年时间分三个阶段实现载人登月的目标。第一阶段要完成关键子系统的研制和建设任务,包括完成新一代载人运载火箭、新一代载人飞船试验船、月面着陆器以及登月服和载人月球车等飞行产品的研制,在文昌航天发射场建设长征十号火箭的总装发射设施,并完成测控通信着陆场等相关地面设备设施的建设;第二阶段将使用新一代载人运载火箭、新一代载人飞船和月面着陆器进行无人飞行验证阶段,通过实际飞行验证关键分系统的可靠性和总体方案的可行性;第三阶段就开始实施真正的载人登月飞行。载人登月阶段总的目标是,在2030年前实现中国人首次登陆月球,开展月球科学考察及相关技术实验,突破掌握载人地月往返、月面短期驻留、人机联合探测等关键技术,完成“登、巡、采、研、回”等多重任务,形成独立自主的载人月球探测能力。

截至2023年5月,中国已经完成了登月任务相关飞行器的关键技术攻关和方案研制,也完成了登月总体方案的论证和编制。中国探月工程总设计师吴伟仁院士曾表示,中国正在进行月球探测的四期工程。四期工程主要任务是:到月球背面采样并携带月球样品返回地球;去月球南极寻找存在水的证据;在月球南极建立国际月球科研站的基本型,并进行对月球资源钻探等一系列试验。

2023年7月12日,中国载人航天工程办公室副总师张海联在一次论坛上披露了中国载人登月初步方案:采用两枚运载火箭分别将月面着陆器和载人飞船送至环月轨道在轨交会对接,航天员从飞船进入月面着陆器。其后,月面着陆器将单独下降着陆于月面预定区域,航天员登上月球开展科学考察与样品采集。在完成既定任务后,航天员将乘坐着陆器上升至环月轨道与飞船交会对接,并携带样品乘坐飞船返回地球。为完成这项任务,中国科研人员正在研制长征十号运载火箭、新一代载人飞船试验船、月面着陆器、载人月球车等装备。

长久驻月

2030年前实现载人登月后,中国还将实现探月工程大三步走战略的最后一步“长久驻月”,即在突破掌握载人登月关键技术,完成载人登月目标的基础上,建设以中国为主的、人机联合探测的国际月球研究站(ILRS),形成独立自主的载人月球探测能力,更遥远的未来中国将实现月面长期驻留生活和月球资源的开发利用。

工程规划

截至到2023年6月,中国探月工程已规划到第四期,前三期工程分别于2009年、2019年、2020年先后完成。2023年开始,全面推进探月工程四期。

探月工程一期

探月工程一期的任务是实现环绕月球探测,发射的探测器为嫦娥一号。嫦娥一号是中国自主研制并发射的首个月球探测器,是世界上第五个发射月球探测器的国家。

嫦娥一号

基本情况:一期工程实现绕月探测,由嫦娥一号任务组成。2007年10月24日嫦娥一号发射后,经地球调相轨道进入地月转移轨道,实现月球捕获后,在200公里圆轨道开展绕月探测。任务期间,8台科学载荷开展了有效的探测,开展全局性、普查性的月球遥感探测。任务取得圆满成功后,嫦娥一号卫星于2009年3月1日开展受控撞月试验。

组成结构:嫦娥一号卫星选用东方红三号卫星平台,由结构与机构,热控制,供配电,制导、导航与控制,推进,数据管理,测控数传,定向天线和有效载荷等9个分系统组成。卫星本体为一个2.22米×1.72米×2.2米的六面体,两侧各装有一个大型展开式太阳电池翼,当两侧太阳翼完全展开后,最大跨度可以达到18米,重量为2350千克,设计工作寿命为一年,将运行在距月球表面200千米高的极月圆轨道上。

工程目标:研制和发射中国第一颗月球探测卫星、初步掌握绕月探测的基本技术、首次开展月球科学探测、初步构建月球探测航天工程系统、为月球探测后续工程积累经验。

科学目标:探测月球周边的环境或者说是地月的环境、要对月球进行照相,获取月球的三维图像、探测月壤组成的科学成分以及月壤的厚度和结构组成。

探月工程二期

二期工程实现月球软着陆和月面巡视勘察等,由嫦娥二号卫星嫦娥三号探测器、鹊桥号中继通信卫星、嫦娥四号卫星组成。

嫦娥二号

基本情况:2010年10月1日,二期工程先导星嫦娥二号成功发射,直接进入地月转移轨道,实现月球捕获后,在100公里圆轨道,7种科学载荷开展了多项科学探测,并为后续嫦娥三号任务验证了部分关键技术。2011年6月9日,嫦娥二号完成预定各项探测任务后,飞离月球轨道,开展了日地拉格朗日L2点探测和小行星4179小行星飞越探测等多项拓展试验。截至2018年,嫦娥二号卫星已经成为了一颗人造小行星,距离地球超过四亿公里。预计2029年,嫦娥二号将再次飞回距离地球附近700万公里处。

组成结构:嫦娥二号选用东方红三号卫星平台,由10大分系统组成,总质量2480千克。嫦娥二号卫星相较于嫦娥一号,新增了高分辨率CCD相机,分辨率由120米提高到优于10米,在近月点15公里处甚至达到1米。同时,新一代探月卫星新增了技术验证分系统,包括X频段测控子系统、视频子系统及数据处理单元三部分,主要用于实现星地X频段测控体制验证,并试验降落相机和小型化、低耗能设计等相关技术,为二期工程进行先期验证和技术储备。

工程目标:嫦娥二号卫星任务有6大工程目标,分别为:1.突破直接进入奔月轨道的弹道设计技术、运载火箭低温三子级滑行时间可调技术,利用CZ-3C(长征三号丙)运载火箭将卫星直接送入地月转移轨道,降低二期工程后续任务的实施风险。2.在CE-2(嫦娥二号)卫星上搭载X频段应答机,与中国X频段地面测控设备配合,验证X频段测控体制,为CE-3(嫦娥三号)任务积累工程经验。3.选择与CE-3任务相似的奔月、月球捕获轨道,通过实际飞行掌握直接奔月和100km近月捕获技术,为CE-3任务探索技术途径;CE-2卫星在100km轨道长时间运行,探测100km轨道空间环境,积累更多的近月空间环境数据,提高月球探测热红外分析模型的准确性。4.开展100km×15km轨道机动试验,验证CE-3任务着陆前在不可见弧段变轨的星地协同程序;在100km×15km轨道飞行期间,验证100km×15km轨道快速测定轨能力。5.配置降落相机,校验其对月成像能力;试验强纠错能力的LDPC(全称:Low 密度 Parity Check Code,中文:低密度奇偶校验码)信道编译码技术,提高卫星遥测链路性能,为探月工程和其他深空探测项目提供技术储备;将卫星数传码速率提高至6Mbit/s(Mbit/s是一种传输速率单位,译为兆比特每秒),试验12 Mbit/s,以期满足数据传输量增大的需求。6.在100km×15km轨道,CCD(全称:Charge-Coupled Device,中文:电荷耦合器件)立体相机在15km近月点处对CE-3任务预选着陆区进行优于1.5m分辨率成像试验;在100km圆轨道,对预选着陆区进行优于10m分辨率成像。利用预案着陆区月表图像,绘制三维地形图,有利于定量评估预选着陆区的特性,提高CE-3任务着陆安全性。

科学目标:嫦娥二号卫星任务有4大科学目标,分别为:1.利用CCD立体相机获取高分辨率的月球表面三维影像,结合激光高度计获取的月表地形高程数据,获取月球表面高精度地形数据;2.利用经技术改进的γ射线谱仪和X射线谱仪,探测月球表面硅、镁、铝、钙、钛、钾、、等元素的含量与分布特征,获得更高空间分辨率和探测精度的元素分布图;3.利用微波探测技术,测量月球表面的微波辐射特征,获取微波辐射亮度温度数据,估算月壤厚度;4.利用太阳高能粒子探测器和太阳风离子探测器,获取行星际太阳高能粒子与太阳风离子的通量、成分、能谱及其随时空变化的特征,研究太阳活动与地月空间及近月空间环境的相互作用。

嫦娥三号

基本情况:2013年12月2日1时30分,嫦娥三号于西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭送入太空。嫦娥三号探测器搭载的着陆器和巡视器(玉兔号月球车),在完成地月转移、绕月飞行和动力下降后,12月14日21点10分在月球虹湾月海预选着陆区安全软着陆,随后,着陆器和巡视器成功进行了互拍。中国成为继美国和苏联之后全球第三个实现月球软着陆的国家、世界上第二个实施无人月球巡视探测的国家。

组成结构:嫦娥二号卫星探测器主要由着陆器和巡视器(“玉兔号”月球车)组成。着陆器净重1200千克,装载后总重3700-3780千克,高0.83米,外观呈八角形,由四条腿组成着陆缓冲系统。搭载在着陆器上的“玉兔号”巡视器重120千克,其中载荷20千克,桅杆和天线伸展后高1.5米,主体为长方体,上有太阳能板和装有科学仪器的机械臂,可以在月球表面的恶劣环境下工作三个月。

工程目标:1.突破月面软着陆、月面巡视勘察、深空测控通信与遥操作、深空探测运载火箭发射等关键技术,提升航天技术水平;2.研制月面软着陆探测器和巡视探测器,建立地面深空站,获得包括运载火箭、月球探测器、发射场、深空测控站、地面应用等在内的功能模块,具备月面软着陆探测的基本能力;3.建立月球探测航天工程基本体系,形成重大项目实施的科学有效的工程方法。

科学目标:1.月表形貌与地质构造调查;2.月表物质成分和可利用资源调查;3.地球等离子体层探测和月基光学天文观测。

鹊桥中继卫星

2018年5月21日,用以为嫦娥四号探测器月球探测器和地球之间传输数据的中继卫星“鹊桥”发射成功。月球背面与地球的距离更远,通讯信号很差,需要中继卫星从中协助。“鹊桥”就是连接地球和嫦娥四号探测器的一座桥梁,它为嫦娥四号提供数据和信号传输的转发,并向其传递地面发出的各种指令。

鹊桥二号中继星计划于2024年发射,搭载鹊桥二号中继星任务发射的两颗鹊桥通导技术试验卫星,分别正式命名为“天都一号”“天都二号”。作为探月四期公共中继星平台,鹊桥中继卫星二号中继星将为嫦娥四号探测器和未来探月工程四期的嫦娥六号探测器、七号、八号任务提供中继通信服务。

嫦娥四号

基本情况:2018年12月8日2时23分,中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器。嫦娥四号探测器后续经历地月转移、近月制动、环月飞行,实现了人类首次月球背面软着陆。嫦娥四号探测器的主要任务是开展月球背面就位探测及巡视探测,并通过已在使命轨道运行的“鹊桥”中继星,实现月球背面与地球之间的中继通信。

组成结构:嫦娥四号探测器主要由着陆器和巡视器组成。着陆器根据着陆区域和科学目标的变化,科研团队为嫦娥四号配备了8台有效载荷,包括地形地貌相机、降落相机、低频射电频谱仪等,巡视器装有全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达等。同时,嫦娥四号着陆导航敏感器的性能也有进一步提升。通过增加着陆导航敏感器的作用距离,嫦娥四号可以看得更远、飞得更稳、落得更准。巡视器命名为“玉兔二号”,“玉兔二号”总体方案继承了嫦娥三号巡视器的方案,长1.5米,宽1米,高1.1米,采用6轮主副摇臂悬架的移动构形,可6轮独立驱动,4轮独立转向,具有爬20°坡、越20厘米高障碍的自主越障和避障功能,移动速度最快为200米/小时。“玉兔二号”上装有全景相机、测月雷达、红外成像光谱仪,瑞典的中性原子探测仪,去掉了“玉兔号”的粒子激发X射线谱仪,是世界探月史上最轻的月球车

工程目标:1.实现人类首次月球背面软着陆和巡视勘察;2.实现首次地月L2点中继星对地对月的测控、数传中继。

科学目标:1. 低频射电天文观测与研究;2. 着陆区月球背面巡视区形貌、矿物组分及浅层结构探测与研究;3. 地月空间环境探测与研究。

探月工程三期

嫦娥5T

2014年10月24日02时00分,嫦娥五号再入返回飞行试验器从西昌卫星发射中心由长征三号丙改进二型运载火箭(遥12)发射升空。嫦娥五号再入返回飞行试验器 (嫦娥5T),是中国探月工程三期的月球探测器嫦娥五号发射前用于技术工程试验的一颗探路星,主要承担探月工程三期的绕月高速返回地球技术的实践验证等任务。该飞行试验器共有十一个分系统,即:结构分系统、机构分系统、热控分系统、数管分系统、供配电分系统、测控数传分系统、天线分系统、工程参数测量分系统、GNC、服务舱推进分系统、回收分系统。嫦娥五号再入返回飞行试验器发射成功,使中国成为继苏联、美国之后,第三个成功实施从月球轨道重返地面的航天器的国家。

嫦娥五号

基本情况:2020年11月24日4时30分,中国在文昌航天发射场,用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器,火箭飞行约2200秒后,顺利将探测器送入预定轨道。在23天时间内,嫦娥五号完成了一次对接、六次分离,两种方式采样、五次样品转移,经历了11个重大阶段和关键步骤。12月17日1时59分,嫦娥五号返回器携带月球样品在四子王旗预定区安全着陆,标志着中国探月工程“绕、落、回”三步走计划如期完成。

组成结构:嫦娥五号探测器重达8200千克,由轨道器、返回器、着陆器、上升器四部分共15个分系统组成,发射时呈四器串联构型。上升器携带样品从月球表面起飞,进入环月轨道后,会作为目标飞行器与轨道器和返回器组合体进行对接。着陆器携带上升器降落月球表面后,留在月球。上升器与轨道器、返回器组合体对接后,将月球样品转移到返回器。随后,上升器再次分离,成为环月飞行的“卫星”。轨道器将会护送一程,最终,返回器独自携带样品返回地球

工程目标:一要是突破一系列关键技术,提升中航集团技术水平;二是要实现首次地外天体自动采回,推进中国科学技术跨越;三是要完善探索月工程体系,为载人登月和深空探索承诺一定的人才、技术和物质基础。此外,还将展开一系列科学探索奖,如着陆区的现场调查和分析,月份产品的分析与研究等。

科学目标:嫦娥五号探测器任务的科学目标主要是开展着陆点区域形貌探测和地质背景勘察,获取与月球样品相关的现场分析数据,建立现场探测数据与实验室分析数据之间的联系;对月球样品进行系统、长期的实验室研究,分析月壤的结构、物理特性、物质组成,深化月球成因和演化历史的研究。

探月工程四期

2023年,中国开始全面推进探月工程四期。探月工程四期是中国探月工程进入载人登月阶段的首个工程,主要由嫦娥六号探测器嫦娥七号嫦娥八号执行任务。嫦娥六号将从月球背面采集更多样品,争取实现2000克的目标。嫦娥七号准备在月球南极洲着陆,主要任务是展开飞跃探测,争能找到水。嫦娥八号准备在2028年前后实施发射,嫦娥七号和嫦娥八号将组成月球南极科研站的基础型,有月球轨道器、着陆器、月球车、飞跃器以及若干科学探测仪器。5月29日,在神舟十六号载人飞行任务新闻发布会上,中国载人航天工程新闻发言人、中国载人航天工程办公室副主任林西强表示,中国载人月球探测工程登月阶段任务已启动实施,计划在2030年前实现中国人首次登陆月球,开展月球科学考察及相关技术试验,突破掌握载人地月往返、月面短期驻留、人机联合探测等关键技术,完成“登、巡、采、研、回”等多重任务,形成独立自主的载人月球探测能力。目前,中国载人航天工程办公室已全面部署开展各项研制建设工作,包括研制新一代载人运载火箭长征十号)、新一代载人飞船试验船月面着陆器登月服等飞行产品,新建发射场相关测试发射设施设备等。“嫦娥六号探测器”之后,2026年,中国计划发射“嫦娥七号”;2028年,中国计划发射“嫦娥八号”。计划在2028年前,构建国际月球科研站基本型,开展月球环境探测和资源利用试验验证;2030年前,中国计划实现载人登月。后续,在2040年前,建成一个完善型的国际月球科研站,开展日地月空间环境探测及科学试验;再之后,将建设“应用型月球科研站”,形成一个多功能月球基地。

“梦舟”和“揽月”

2024年2月,中国载人月球探测任务新飞行器名称已经确定,新一代载人飞船命名为“梦舟”,月面着陆器命名为“揽月”。“梦舟”寓意载人月球探测承载中国人的航天梦,开启探索太空的新征程,也体现了与神舟、天舟一号货运飞船飞船家族的体系传承;新一代载人飞船试验船包括登月版和后续执行空间站任务的近地版两个型号,其中,登月版采用“梦舟Y”(飞船名称+“月”字音节的大写首字母)。“揽月”取自毛主席诗词“可上九天揽月”,彰显中国人探索宇宙、登陆月球的豪迈与自信。此前,新一代载人运载火箭已被命名为“长征十号”。梦舟飞船、揽月着陆器和长征十号运载火箭已全面进入初样研制阶段,各项工作进展顺利。

嫦娥六号

2023年9月29日,国家航天局发布消息,探月工程嫦娥六号探测器任务正按计划开展研制工作,于2024年前后实施发射。2024年3月15日,执行探月工程四期嫦娥六号任务的长征五号运载火箭遥八运载火箭安全运抵中国文昌航天发射场,并与先期运抵的嫦娥六号探测器探测器一起开展发射场区总装和测试工作。

2024年4月21日,由中国科研团队基于嫦娥工程科学探测数据绘制的世界首套高精度月球地质图集正式发布,比例尺为1:250万,是截至2024年精度最高的全月地质“写真集”。5月1日,国家航天局宣布,经工程任务指挥部综合研判决策,探月工程四期嫦娥六号任务于5月3日实施发射。5月3日,长征五号遥八运载火箭加注液氧低温推进剂。2024年5月3日17时27分,国家航天局消息,在海南文昌卫星发射中心,长征五号遥五火箭成功将嫦娥六号探测器送入地月转移轨道,发射任务取得圆满成功。

2024年6月2日清晨,嫦娥六号成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地预选着陆区,开启人类探测器首次在月球背面实施的样品采集任务。同日,国家航天局发布嫦娥六号月背着陆影像。6月25日,嫦娥六号返回器准确着陆于四子王旗预定区域,工作正常,实现世界首次月球背面采样返回。

2024年6月26日,中国航天科技集团张玉花表示,嫦娥六号任务成功代表中国的技术高度,也代表人类的进步。嫦娥六号探测器任务成功后,还有两个好消息:一是嫦娥八号项目已经启动,二是月球地貌有望新增中文地名。9月24日,国家航天局宣布完成嫦娥六号任务后,中国探月工程还会通过2次发射任务,为国际月球科研站打基础,最快在2026年执行第一次发射任务。

工程负责人

所获荣誉

2010年1月11日,在中共中央、国务院举行的国家科学技术奖励大会上,绕月探测工程被授予国家科学技术进步奖特等奖

2013年1月18日,中共中央、国务院在北京人民大会堂举行2012年度国家科学技术奖励大会。“嫦娥二号卫星工程”被授予国家科学技术进步奖特等奖。

2017年1月9日,中共中央、国务院在北京隆重举行2016年度国家科学技术奖励大会。嫦娥三号工程荣获国家科学技术进步奖一等奖

2019年11月25日,英国皇家航空学会2019年度颁奖典礼在英国伦敦举行,中国嫦娥四号任务团队获得全球唯一的团队金奖,这也是英国皇家航空学会成立153年来首次向中国项目颁发的奖项。

2020年,中国探月工程总设计师、中国工程院院士吴伟仁、中国探月工程副总设计师于登云、嫦娥四号探测器工程探测器系统总设计师孙泽洲等三位嫦娥四号工程团队代表,获得国际宇航联合会2020年度“2020年世界航天奖”。这是该国际组织成立70年来,首次把最高奖授予中国航天科学家。

2021年11月3日,中共中央、国务院在北京举行2020年度国家科学技术奖励大会,“嫦娥四号探测器工程”获2020年度国家科学技术进步奖特等奖

2022年12月5日,中国工程院院刊《Engineering》发布“2022全球十大工程成就”,包括嫦娥探月工程在内的全球十项工程成就入选。

参考资料

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长五火箭成功发射嫦娥六号探测器,人类将首次开展月球背面取样.新京报-今日头条.2024-05-03

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​飞控青年科技人才群体故事 | 看到“玉兔号”的最后一条微博,他落泪了.澎湃新闻.2023-06-12

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祝贺!探月工程嫦娥四号探测器发射成功!.人民日报.2023-06-13

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中国月球车小而精.学习强国.2023-06-12

嫦娥四号落月1周年经历了啥.学习强国.2023-06-12

首次月背软着陆四周年!嫦娥四号仍是人类的“唯一”.中国航天科技集团.2023-06-12

“一脚刹车,准确入弯”,嫦娥四号进入环月轨道.央广网新闻.2023-06-12

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嫦娥五号将于2017年左右发射并带回月球样本 专家:刹车是难题(图).人民政协网.2023-06-13

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“挖土”归来 嫦娥五号闯过了几道关.中国青年网.2023-06-13

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定了!嫦娥六号任务计划5月3日发射.今日头条.2024-05-01

成功着陆!嫦娥六号将开始世界首次月背“挖宝”.海报新闻-今日头条.2024-06-02

着陆实况来了!嫦娥六号月背着陆影像发布.环球网-今日头条.2024-06-02

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致青春|孙泽洲:一路探月奔火,在实践中培育青年一代.中国航天报.2023-06-13

记者探访嫦娥三号火箭系统 设计制定6套发射方案.央视网.2023-06-13

[面对面]专访李尚福岑拯(2010.10.03).央视网.2023-06-13

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张玉花:星辰浩瀚,我们去点亮更多的星.光明网.2023-06-13

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长征五号运载火箭第一总指挥李明华:每一次成功 都是下一次挑战和超越的开始.央广网.2023-06-13

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国家科技进步奖特等奖!嫦娥四号为啥这么牛?.成都市人民政府.2023-06-13