月球是地球唯一的天然卫星,也是人类开展深空探测的第一站。在科学层面,尽管月球距离地球只有不到40万公里,但月球的神秘面纱尚未被完全揭开。在工程层面,很多飞向深空的探测技术都需要通过月球探测来进行试验和验证。在地外资源利用和拓展人类生存空间方面,月球也是首选的试验场。因此,世界上越来越多的国家加入到月球探测的俱乐部中。进入21世纪以来,中国探月工程连续多次成功完成了探测任务,实现了“绕、落、回”三步走的战略目标。本书采用图文并茂的方式和生动有趣的语言,从嫦娥工程立项、探测阶段划分、每次任务的工程和科学目标设定、工程实施过程,到数据和样品的采集与分析、主要科学成果等,对嫦娥探月工程的科学和技术进行了全面的介绍,可供广大科学爱好者与大中学生参考阅读。
肖龙,现任中国地质大学(武汉)二级教授,澳门科技大学特聘教授,博士生导师,享受国务院政府特殊津贴。中国行星地质学学科创建人,主要从事地球和行星科学的教学、科研和科普工作。
自2004年开始参与嫦娥探月工程的科学目标论证和科学研究工作。曾担任国家航天局探月与航天工程中心科学顾问,是中国科学院空间科学战略专家、嫦娥系列探月任务和天问一号及天问三号火星探测任务科学目标论证专家;嫦娥三号科学数据应用核心团组组长和嫦娥四号科学数据应用核心团组副组长;嫦娥五号钻取采样子系统专家组成员。利用嫦娥探月数据获得了对月球火山活动历史的新认识;基于天问一号火星探测数据,首次发现火星远古时期存在古海洋的岩石学证据;研制的系列模拟月壤被用于嫦娥五号和六号采样工程地面验证及月球原位资源利用等。
担任中国矿物岩石地球化学学会首席科普专家,线下和线上科普200多场(次),担任腾讯新闻知识官,获评中国科学学会《科普中国》2022年度优秀创作者称号;出版《嫦娥奔月》《月球万象》等科普图书。
发表学术论文360余篇。位列全球前2%科学家榜单;获国家自然科学二等奖及省部级二等奖以上奖励6次,多次被评为最受欢迎的大学专业老师和研究生良师益友。
第1章 人类的探月历程
1.1远古的神话和传说 2
1.2望远镜时代 3
1.3美苏主导的太空时代 5
1.4群雄逐月时代 7
第2章 嫦娥探月之路
2.1设想和规划阶段 10
2.2建设和实施阶段 11
2.2.1正样研制阶段 11
2.2.2发射实施阶段 11
第3章 嫦娥一号:开启绕月探测第一步
3.1任务概况 20
3.2五大系统 21
3.2.1月球探测卫星系统 21
3.2.2运载火箭系统 33
3.2.3发射场系统 36
3.2.4测控系统 36
3.2.5地面应用系统 39
3.3探月旅程 41
3.3.1发射启程 41
3.3.2调相轨道 43
3.3.3地月转移 47
3.3.4绕月轨道 49
3.3.5环月探测 51
3.3.6月食挑战 53
3.3.7受控撞月 54
3.4探月成果 54
第4章 嫦娥二号:替补变先锋,绕月拓新境
4.1任务概况 65
4.2再次奔月 67
4.2.1离开地球 67
4.2.2轨道设计 67
4.2.3地月转移 69
4.2.4近月制动 70
4.3绕月探测 71
4.4飞向深空 73
4.4.1抵达拉格朗日点 74
4.4.2探测小行星 79
4.4.3绕日飞行 82
4.5主要成就 83
4.5.1工程成就 83
4.5.2科学成就 84
第5章 嫦娥三号:首次实现月面软着陆
5.1任务概况 90
5.2送玉兔去月球 91
5.2.1火箭升空 91
5.2.2奔赴月球 92
5.2.3虹湾落月 94
5.2.4关键部件与系统 98
5.3巡视器—玉兔号月球车 104
5.4漫步广寒宫 110
5.4.1如何实现漫步 110
5.4.2如何度过漫漫寒夜 111
5.5主要成就 114
5.5.1技术成就 114
5.5.2科学成就 116
第6章 嫦娥四号
6.1任务概况 121
6.2搭建“鹊桥” 122
6.3奔向冯·卡门撞击坑 128
6.3.1目标确定 128
6.3.2通向月背之路 128
6.4巡月之路 134
6.4.1着陆器原位探测 134
6.4.2玉兔二号之旅 137
6.5主要成就 147
6.5.1技术成就 147
6.5.2科学进展 149
6.5.3新增中国地名 152
第7章 嫦娥五号:“绕、落、回”三步走战略完美收官
7.1任务概况 156
7.2工程设计 156
7.2.1嫦娥五号飞船探测器 159
7.2.2长征五号运载火箭 161
7.2.3海南文昌航天发射场 162
7.2.4测控系统 164
7.2.5奔赴月球 165
7.3目标风暴洋 166
7.3.1降落 168
7.3.2采集月壤 169
7.3.3月面上升 172
7.3.4重返地球 177
7.4中国探月新高度 184
7.4.1工程成就 185
7.4.2科学成果 187
7.4.3新增中国地名 195
第8章 未来探月
8.1嫦娥探月四期和国际月球科研站 198
8.2载人登月 200
8.3美国主导的阿尔忒弥斯载人登月计划 202
8.4群雄逐鹿月球南极 206
参考文献 211