嫦娥七號探測器
嫦娥七號探測器是中國國家航天局精心研制的嫦娥探月計劃中的第七個探測器,承載著探索月球南極奧秘的重要使命。其主要任務聚焦于開展月球南極的環境與資源勘查工作,致力于找到水、冰等關鍵物質,這對于人類深入了解月球的演化歷史以及未來月球資源的開發利用具有不可估量的意義。按照計劃,嫦娥七號將于2026年前后發射升空,踏上探索月球南極的征程。
發展沿革 編輯本段
2019年1月14日,中國國家航天局副局長、探月工程副總指揮吳艷華在新聞發布會上鄭重宣布,嫦娥七號的任務是對月球的地形地貌、物質成份以及空間環境進行一次全面且綜合的探測。這一明確的任務規劃,為嫦娥七號的研制和后續探測工作指明了方向。次年7月29日,中國國家航天局等七部門聯合發布《關于開展嫦娥七號和小行星探測科普試驗載荷創意設計征集活動的通知》,這一通知的發布標志著探月工程四期嫦娥七號任務和行星探測重大工程小行星探測任務正式啟動實施。同年8月,中國國家航天局探月和航天工程中心表示,嫦娥七號任務載荷競爭將采取擇優原則,以確保搭載的科學載荷具備高質量和高可靠性。
2022年對于嫦娥七號任務來說是關鍵的一年。4月,探月工程四期正式啟動工程研制,計劃陸續發射嫦娥六號、嫦娥七號、嫦娥八號探測器,開展任務關鍵技術攻關和國際月球科研站建設。9月,中國國家航天局探月與航天工程中心主任劉繼忠透露,探月工程四期任務已獲國家批復,同時嫦娥七號正在緊鑼密鼓地研制中。同月,中國國家航天局發布了《嫦娥七號任務搭載機遇公告》,明確表示嫦娥七號會在2026年前后發射,其著陸區選址在月球南緯85°以上的南極 - 艾特肯盆地區域。11月,嫦娥七號重要載荷完成標定實驗,其中中子伽馬譜儀完成了中子標定實驗,為后續的科學探測做好了充分準備。
2023年4月25日,在2023年“中國航天日”第一屆深空探測(天都)國際會議上,吳艷華介紹,在月球探測方面,2026年前后將發射嫦娥七號。中國探月工程總設計師吳偉仁院士進一步介紹,嫦娥七號的主要任務是前往月球南極開展飛躍探測,尋找月球存在水的證據。由于月球南極環境復雜,這項任務難度極大、風險系數也非常高,但嫦娥七號有望成為第一個在月球南極成功降落的航天器。
2025年4月23日,在國家航天局組織的國際月球科研站開發者會議上,吳偉仁介紹,嫦娥七號屬于國際月球科研站基本型的組成部分。預計嫦娥七號在2026年實施發射,發射成功后將為國際月球科研站建設奠定良好基礎,后續會和各個參與國和組織協商下一步的建設進度。9月1日,央視記者從中國科學院上海天文臺獲悉,中國科研團隊已成功構建嫦娥七號的月球軌道VLBI試驗系統(LOVEX,Lunar Orbital VLBI EXperiment),該系統是國際上首個月球軌道VLBI(甚長基線干涉測量)系統,并在月 - 地長基線上成功檢測到天體射電輻射與航天器信號的干涉條紋。這一系統所有在軌設備運行狀態良好,性能指標全面滿足設計要求,為超高分辨率射電天文學和精確航天器跟蹤開辟了新的可能性。相關成果在學術期刊《中國科學:物理學 力學 天文學》英文版在線發表。
產品設計 編輯本段
(一)探測器組成
嫦娥七號采用了獨特的設計,包括四器一星,分別是著陸器、軌道器、巡視器、飛躍器和中繼衛星。其中,飛躍器將首次在月球開展飛越探測,它將飛越到月球南極陰影坑里進行詳細勘查,尋找可能存在的水或水冰。巡視器也就是我們熟知的月球車,它將和軌道器、著陸器等科學探測儀器與嫦娥八號共同組成月球南極科研站的基本型,為月球科研站的建設和運行提供重要支持。
(二)載荷配置
嫦娥七號任務各探測器平臺共配置了18臺有效載荷,這些載荷各具功能,協同工作。在中繼星上配置了月球軌道VLBI試驗系統、陣列中性原子成像儀、極紫外相機等3臺科學載荷;軌道器上配置了高分辨率立體相機、月球微波成像雷達、寬譜段紅外光譜成像分析儀、月球中子伽瑪譜儀、環月磁強計等共5臺科學載荷;著陸器上配置了月表環境探測系統、月震儀、降落相機、地形地貌相機等共4臺科學載荷;巡視器上配置了拉曼光譜儀、測月雷達、月表磁場測量儀、全景相機、月壤揮發分測量儀等共5臺科學載荷;飛躍器上配置了月壤水分子分析儀1臺科學載荷。這些載荷的配置將為嫦娥七號完成各項科學探測任務提供有力的技術支撐。
月球軌道VLBI試驗系統
(一)系統簡介
中國科學院上海天文臺科研人員牽頭負責的月球軌道VLBI試驗系統(LOVEX,Lunar Orbital VLBI EXperiment)是中國月球探測工程嫦娥七號的一個重要科學組成部分。LOVEX充分利用嫦娥七號鵲橋二號中繼星平臺及其相關設備,包括4.2米口徑X波段天線、固存和S/Ka波段通信系統等,并在鵲橋二號上搭載VLBI專用設備,成功建立了國際上首個月球軌道VLBI系統。LOVEX與地面VLBI臺站聯合觀測,構成了月地基線空間VLBI網,具有38萬千米超長基線、超高空間分辨率,可開展深空探測器精密測定軌和具有重大科學意義的天文觀測研究。
(二)研制與發射
VLBI專用載荷設備由上海天文臺牽頭負責,聯合中國多家航天電子技術單位共同完成研制。主要設備包括X波段低溫接收機及制冷機控制單元、被動氫原子鐘、變頻和數據采集后端、VLBI饋源、波束波段及電纜組件等。鵲橋二號中繼星于2024年3月20日發射,并成功進入橢圓環月軌道,截至2025年9月1日運行于近月點300公里、遠月點16萬公里的穩定軌道。VLBI設備經過單機測試,各項指標均滿足要求,為后續的科學觀測和實驗奠定了堅實基礎。
(三)實驗成果
LOVEX首次VLBI實驗觀測天體為類星體AO 0235 + 164,該目標源是已知明亮的耀變體,具有強烈的射電輻射和極端亮溫度,位于月球軌道平面附近,月地投影基線變化較大,是驗證LOVEX探測極限的理想目標。LOVEX聯合上海天馬、昆明、南山等地面望遠鏡于2024年10月18日首次在0.37倍地球直徑的投影基線上探測到該源的干涉條紋。2025年1月23日,在5.5倍地球直徑基線上實現512MHz全帶寬觀測,數據質量顯著提升,這些結果驗證了LOVEX具有探測亞毫角秒尺度結構的能力。LOVEX還成功應用于深空探測領域,對地月L2點的嫦娥六號軌道器進行了精密定軌,展示了該系統在前沿天文研究與中國深空探測能力的雙重價值,體現了中國在空間科學儀器研發和天文觀測技術的創新能力。LOVEX是第一個由一個國家獨立完成的空間VLBI系統,其成功檢測到天體射電輻射和航天器信號在月 - 地基線的干涉條紋,顯示了該系統各項設備運行正常,各項性能和指標滿足要求,整個系統是成功的,為超高分辨率射電天文學和精確航天器跟蹤開辟了新的可能性。
(四)創新特點
LOVEX是世界上第四個運行的空間VLBI項目,具有諸多創新特點。它擁有最長的干涉基線,達到約38萬千米;在所有空間VLBI系統中,觀測帶寬最寬(512MHz),數據速率最高(2Gbps);工作在X波段(深空通信頻段),實現了空間 - 地球基線上首次對深空探測器的VLBI測量試驗;在太空任務環境中首次實現對原始VLBI數據的機載存儲;第一次將高精度被動氫原子鐘用于SVLBI。這些創新特點使得LOVEX在空間VLBI領域具有獨特的優勢和重要的地位。
主要任務 編輯本段
中國探月工程四期嫦娥七號將于2026年前后發射,其核心任務是開展月球南極的環境與資源勘查。具體包括對月球南極月表環境、月壤水冰和揮發分等進行探測,獲取全月球、著陸區與巡視區域的遙感和就位科學數據。同時,還將開展月球形貌、成分和構造的高精度探測與研究,為月球科研站建設奠定堅實基礎。其中,找到水、冰等物質是嫦娥七號的主要任務之一。此外,嫦娥七號還會攜帶一臺地震儀到月球,通過該儀器來反映月球內部的結構,幫助科學家深入了解月球的內部構造和演化過程。
國際合作 編輯本段
(一)搭載機會開放
嫦娥七號任務搭載機會面向世界各國和我國港澳臺地區,開放嫦娥七號軌道器和著陸器部分資源。征集的主要目標是充分利用嫦娥七號任務資源,與各國共同推進月球科學探測,并通過嫦娥七號探測器優化設計,與各國充分開展科學、技術及探測設備的合作,實現互利共贏。
(二)國際載荷遴選
2024年4月24日,中國國家航天局在2024年“中國航天日”主場活動開幕式上對外宣布,嫦娥七號任務國際載荷搭載項目,根據載荷的科學目標、工程可實現性等原則,最終遴選出埃及、巴林、意大利、俄羅斯、瑞士、泰國、國際月球天文臺協會等7個國家、國際組織的6臺載荷。這些國際載荷的搭載將豐富嫦娥七號的科學探測內容,促進國際間的月球科學合作與交流。
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