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焦维新
嫦娥五号月球探测器于11月24日凌晨成功发射 。 近日 ， 广州日报全媒体采访人员就嫦娥五号登月专访了航天专家、北京大学地球与空间科学学院教授焦维新 。 焦维新表示 ， 这次嫦娥五号登月将面临3大难点 ， 为避免返回时的高温和巨大的过载加速度对返回舱造成损害 ， 返回舱将采取“打水漂”的方式穿过大气层 。 而中国此前已经做了相关的实验和周密的准备 ， 焦维新对于飞船的成功返回非常有信心 。 焦维新还透露 ， 目前我国正在紧锣密鼓地为载人登月做各项准备 。 其中关键的两项任务是研制超过70吨推力的大型火箭和适合登月的飞船 。
文、图/广州日报全媒体采访人员 武威
月球正离地球越来越远
广州日报：目前来看 ， 月球是如何形成的？
焦维新：月球形成目前有两种比较重要的假说 。 第一种假说认为月球是因为撞击形成的 ， 这种说法的根据主要是地球和月球的矿物成分相似度比较大 ， 当然 ， 人类也发现了月球上的一些矿物成分地球上没有 ， 但这种假说目前还是比较盛行的；第二种假说则认为地球和月球是同时形成的 。 但究竟月球是如何形成的 ， 谁也说不清楚几十亿年前的事情 ， 目前来看 ， 地球和月球的“年龄”都约有45亿年了 。
广州日报：如果地球离开月球 ， 地球会怎样？
焦维新：地月系统是相互作用的 ， 月球对地球的影响主要在潮汐力 。 地球上的海水一天会有两次涨潮和落潮 ， 这是月球引力产生的 。 长期的潮汐力作用 ， 也让地球的自转放慢了 ， 几十亿年前 ， 地球的自转周期比较短 ， 只有几个小时 ， 潮汐力慢慢地让地球自转放慢 ， 这让地球上的火山、地震活动和地球形成初期比显著减少 。
当然 ， 地球和月球的相互作用 ， 正让月球逐渐远离地球 。 地球、月球这两个物体的质心目前还在地球内部 ， 但几十亿年后 ， 质心会离开地球 ， 处在两者之间 。
用“打水漂”方式进入大气层
广州日报：这次嫦娥五号的发射 ， 你认为主要的难点有哪些？
焦维新：这次探月和前几次相比难度是最大的 。 具体的难点有以下3个：第一是取样 ， 以前嫦娥三号、嫦娥四号也在用仪器对月球表面探测 ， 而这次取样有两种方式 ， 第一种是用机械手在月球表面取样 ， 说得通俗点就是用一个小铲 ， 在月球表面铲一些物质进行研究；第二种取样方式就是钻探取样 ， 钻探2米深 ， 取出不同深度的样品进行研究 ， 这样我们研究月球的构成就更深入了一步 。 取样之后样品还要放回登月舱 ， 登月舱由两大部分构成 ， 一是着陆器、二是上升器 。 着陆器的作用和嫦娥三号、嫦娥四号一样 ， 保证登月舱能够安全平稳地落到月球表面；当样品放回上升器后 ， 上升器就要和着陆器分离 。 上升器是带着发动机的 ， 由发动机点火飞离月球表面 ， 这在中国以前探月过程中是没有操作过的 。
第二个难点是月球轨道上的交会对接 。 上升器起飞后没有能力直接飞回地球 ， 需要环绕月球运动 ， 跟嫦娥五号的轨道器在月球轨道上交会对接 。 虽然此前神舟飞船、天宫实验室进行过多次交会对接 ， 但那都是在近地轨道上的 。 近地轨道的交会对接 ， 我们能够通过在地球上的远洋实验室、测控站等精密地找准神舟飞船、天宫实验室相互的位置 ， 帮助它们成功的交会对接 。 可是在38万公里外的月球要成功交会对接就完全靠着轨道器和上升器的“聪明才智” ， 互相捕捉对方的位置 ， 实现自主交会对接了 。
第三个难点在于成功返回 。 交会对接后 ， 月球的样品将放到返回器里 ， 在推进器的帮助下加速离开月球的轨道 ， 进入到地月转移轨道 ， 再进入地球大气层 。 当返回器接近地球大气层时 ， 速度将接近第二宇宙速度11.2km/s ， 如果物体以这样的速度进入大气层 ， 将会遇到两大问题 ， 一是和大气层剧烈的摩擦生热 ， 这对返回器的材料和热防护无疑带来巨大考验 。 此外返回器所要承受的过载加速度也非常大 ， 以前神舟飞船返回时 ， 最大的过载加速度也就是5个g左右 ， 这次返回将达到十几个g ， 要解决这个问题 ， 我们也有办法 ， 就是让返回器不是“一个猛子”扎入大气层 ， 而是采取类似“打水漂”的方式 。 进入大气层之后 ， 调整一些技术参数 ， 让返回器先下降、再上升、再下降 ， 就像是打在水面上的石子 ， 当最后真正进入大气层时 ， 返回舱的参数就和神舟飞船返回地球时的情况差不多了 。
几年前我们做了一个试验卫星 ， 先让卫星进入环绕月球的轨道 ， 然后离开月球 ， 再按照这样的速度进入地球大气层 ， 最后采用“打水漂”的方式穿过大气层返回 ， 实验结果和我们预计的理论模型非常接近 ， 所以我觉得返回器成功返回的可能性非常大 。
月球的奥妙还有待探索
广州日报：我们取月壤返回地球的主要意义是什么？
焦维新：月球车虽然也可以在月球上进行化验和研究 ， 但月球车可以携带的仪器数量和大小都有限制 ， 若是带回地球 ， 我们就可以利用地球上的多种高精密仪器化验出月壤的成分 。 不仅可以化验出月壤的元素 ， 还可以化验出这些元素还有哪些同位素 。 但在月球上检测 ， 我们就没法检测得如此详细 。
广州日报：其他国家研究月壤后 ， 目前有哪些发现？
焦维新：月球上各个地方的物质构成是不同的 ， 我们这次选择的着陆地点是朝向地球这一面 ， 一个叫“风暴洋”的月海附近的一座山 。 这座山以前可能是一座火山 ， 在这座山周围着陆 ， 采样得到的成分和别的地方可能就会不一样了 ， 更具有科学价值了 。 以前人们没在这个区域着陆 。 这对我们研究月球和月球的演化是很有帮助的 。
广州日报：为何现在各国又重新燃起对于月球的兴趣？
焦维新：地外天体来说 ， 人类对于月球的探测次数是最多的 ， 尽管目前人类发射探测月球的飞行器已经超过100颗 ， 但对于星体的认识 ， 仅仅发射这些探测器是不够的 ， 人类对于地球的奥妙尚且没有完全清楚 ， 更何况月球 。 加上很多学者对于月球上物质的含量都是估算 ， 没有实地进行精确测量 ， 只根据一些假定参数来推算 ， 这都是不准确的 。
正紧锣密鼓筹备载人登月
广州日报：我们在载人登月方面何时能取得成功 ， 我们的登月技术在国际上处于何种地位？
【方式|“嫦五”返回方式独特 载人登月未来可期】焦维新：目前我们所掌握的技术为我们以后载人登月打下了基础 ， 尤其在返回环节 ， 一旦我们能取得成功 ， 我们才会把航天员送往月球 。 载人登月的技术要求更加复杂 ， 因为人上天以后 ， 我们更要绝对保证安全 ， 技术的可靠性和完整性要求更高 ， 对运载火箭的能力要求更高 。 目前我们火箭的运载能力是25吨 ， 我们也在为载人登月做技术准备 ， 最重要的两件事 ， 一是设计更合适的载人飞船 ， 二是设计更大推力的火箭 ， 将来我们搞载人登月 ， 推力就要达到70吨以上 。 我们现在正在紧锣密鼓地为载人登月做准备工作 。
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