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嫦娥三號

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嫦娥三號
降落在月球表面的嫦娥三號着陸器，由玉兔號月球車拍攝。
任務類型月球着陸器/巡視器
運營方中華人民共和國 國家航天局
國際衛星標識符2013-070A
衛星目錄序號39458在維基數據編輯
任務時長着陸器：至今11年4天
巡視器：2年7個月又16天
航天器屬性
製造方中華人民共和國 中國航天科技集團
發射質量3,780千克[1]
任務開始
發射日期2013年12月2日
1時30分00.344秒
運載火箭長征三號乙增強型
發射場西昌衛星發射中心
月球著陸器
着陸日期2013年12月14日21時11分[2][3]
着陸點雨海西北地區（「虹灣着陸區」）[4][5][6][7][3]
44°07′17″N 19°30′42″W / 44.1214°N 19.5116°W / 44.1214; -19.5116[4][8][9]
月球探測車
着陸日期2013年12月15日4時35分

嫦娥三號是中華人民共和國在2013年執行的一次無人月球探測任務，屬於中國探月工程第二階段，包括着陸器和月球車兩部分，目標為實現在月球表面的軟着陸。

嫦娥三號於2013年12月2日1時30分由長征三號乙運載火箭從西昌衛星發射中心成功發射[10]，12月6日抵達月球軌道，12月14日帶着中國的第一艘月球車——「玉兔號」成功軟着陸於月球雨海西北部（「虹灣着陸區」）[11]，成為中國首個在地外天體着陸的探測器，也是繼1976年前蘇聯的月球24號後首個在月球表面軟着陸的探測器[12]。

歷史

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嫦娥三號着陸器（大箭頭所示）及玉兔號月球車（小箭頭所示）在月面的圖像。圖片由美國宇航局月球勘測軌道飛行器拍攝。圖片顯示了嫦娥3號着陸點周邊長寬各576米的一塊正方形區域。圖片上方為北方。

中國探月工程於2004年立項，定下了「繞、落、回」的目標[13][14]。其中第一期的「繞」由嫦娥一號在2007年成功完成。從2008年起，探月工程二期立項並進入工程實施階段，為實現月面軟着陸做準備。[15]

2010年10月1日，作為二期工程先導星的嫦娥二號成功發射，於10月9日進入100×100千米高的繞月軌道上進行研究，並曾降低至近月點15千米、遠月點100千米的橢圓軌道以對嫦娥三號預選着陸區虹灣進行高解像度成像，為嫦娥三號的軟着陸作準備[16][17]。

2010年11月23日，探月工程副總設計師於登雲透露，嫦娥三號預選着陸區有5個，分別為：虹灣、酒海、濕海、開普勒撞擊坑和阿里斯基撞擊坑。考慮因素為科學性、安全性、可測控性和創新性。[18]

2011年9月21日，國家國防科技工業局透露，嫦娥三號目前正處於初樣研製階段，正在進行大量試驗驗證工作，預計2013年前後發射。[19]

2012年1月6日，月球着陸器的懸停避障及緩速下降試驗、月球巡視器的綜合測試及內、外場試驗等各項驗證性試驗完成。[20]

2012年3月，中國空間技術研究院空間科學與深空探測首席專家葉培建透露，嫦娥三號首選着陸點為虹灣地區。[21]

2013年9月25日，探月與航天工程中心舉辦月球車全球徵名活動。[22] 11月26日，中國探月工程副總指揮李本正宣佈嫦娥三號月球車被命名為「玉兔」號[23]。

2013年11月30日，「嫦娥三號」任務發射場區指揮部研究決定，「嫦娥三號」將在12月2日1時30分於西昌衛星發射中心實施發射。 [24]

2013年12月2日1時30分00.344秒，「嫦娥三號」從西昌衛星發射中心成功發射。[25]

2013年12月6日17時53分，嫦娥三號進行了近月制動，在可變推力發動機點火361秒後，準確進入半徑約為100公里的環月近圓軌道。[26]

2013年12月10日21時20分，嫦娥三號發動機成功點火，開始實施變軌控制，由距月面平均高度約100千米的環月軌道，成功進入近月點高度約15千米、遠月點高度約100千米的橢圓軌道。[27]

2013年12月14日21時11分18.695秒，嫦娥三號成功實施軟着陸，降落相機傳回圖像。[28][29]

2013年12月15日4時35分，嫦娥三號着陸器與巡視器（玉兔號）成功分離，登陸月球後玉兔號月球車將開展3個月巡視勘察[30]（後續參見玉兔號月球車）。

2024年5月3日，在發射嫦娥六號的央視直播中，嫦娥八號總設計師裴照宇透露，嫦娥三號、四號月球探測器仍在工作，着陸器平台工作正常，地面人員每月定期進行休眠喚醒操作。[31]

任務目標

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嫦娥三號作為探月工程二期主任務，有三大工程目標和三類科學探測任務：[32]

三大工程目標：

  • 突破月球軟着陸、月面巡視勘察、深空測控通信與遙操作、深空探測運載火箭發射等關鍵技術，提升航天技術水平。
  • 研製月球軟着陸探測器和巡視探測器，建立地面深空站，獲得包括運載火箭、月球探測器、發射場、深空測控站、地面應用等在內的功能模塊，具備月球軟着陸探測的基本能力。
  • 建立月球探測航天工程基本體系，形成重大項目實施的科學有效的工程方法。

三類科學探測任務：

  • 月表形貌與地質構造調查。　
  • 月表物質成分和可利用資源調查。
  • 地球等離子體層探測和月基光學天文觀測。

登陸點

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主條目：廣寒宮 (月球)
至今所有月球軟着陸着陸點的位置相比
虹灣地區的圖像。圖片由美國宇航局月球勘測軌道飛行器拍攝。右上方橙色加號所示位置為嫦娥三號登陸器着陸點。

嫦娥三號登陸地點是月球北緯44度的虹灣，是在雨海西北擴展開來的一個玄武岩熔岩平原 [33]。

在2013年12月14日[34][35]，嫦娥三號着陸器降臨在雨海，在直徑6公里的拉普拉斯F環形山以南大約40公里，[11][36]位於 44.1260°N 19.5014°W[11][5][37]，2016年此處被命名為廣寒宮。

探測器組成

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月球車玉兔號在月球表面

嫦娥三號由着陸器和「玉兔號」月球車組成，在月球表面軟着陸後，聯合開展着陸器的就位探測和月球車的巡視探測[38]。

着陸器

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嫦娥三號的着陸器會利用它攜帶的極紫外相機將對地球赤道附近等離子體層進行極紫外成像探測[33]。

月球車

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主條目：玉兔號月球車

2002年起，上海宇航系統工程研究所已經在一個複製月球表面的專門實驗室中，一再重覆配置和發展六個輪子的漫遊車[39][40]。這輛長1.5米，寬1米，高1.1米，136公斤（300英磅）[41]的漫遊車包括20公斤（44英磅）酬載，並已在2010年5月完成程式指令集，他將進行及時的視頻傳輸和挖掘與分析土壤樣品。這艘漫遊車有基本的自動導航設施，裝有防止它與其它的物體相撞的感測器。

能源將由太陽能電池板和放射性同位素熱電機提供，前者負責提供月球車各種儀器的工作能源和驅動月球車行駛，而後者負責在夜晚期間給月球車的儀器保溫。因為月球的白晝、黑夜各持續大約14天，且夜晚溫度可低至零下180℃。而月球車上的儀器可承受的最低溫約零下40℃。如果在月球的漫漫寒夜中，沒有足夠能源給儀器保溫，全部儀器要凍壞，在下一個白晝來臨之時，月球車將無法「醒過來」[42][43]。

月球車底下裝有測月雷達，能探測到月球表面以下100米深度的地方，邊走邊探測[44]。

探測儀器

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據中國探月工程領導小組高級顧問、中國科學院院士歐陽自遠介紹，於2013年左右發射的嫦娥三號探測器有三大亮點。在嫦娥三號配置的多種科學探測儀器中，有三台儀器都將實現國際上首次科學探測。

  • 天文月基光學望遠鏡：在着陸器的頂部安裝了一台150 mm（5.9英寸）的近紫外和光學里奇-克萊琴望遠鏡，將實現國際上首次利用月基光學望遠鏡開展重要天體光變的長期連續監測和低軌道帶的巡天觀測。主要是在近紫外線波段（245-340 nm）上監測銀河系，活動星系核，雙星、短周期脈動變星、新星、類星體和耀變體等，並且能夠探測亮度低至13等級的物體。月基光學望遠鏡是由中國科學院國家天文台和中科院西安光學精密機械所聯合研製。
  • 極紫外相機：在着陸器的頂部安裝了一台極紫外相機，將對地球周圍的等離子體層產生的30.4nm輻射進行全方位、長期的觀測研究。這是國際上首次在月面上利用極紫外相機對地球空間等離子體層實施大視域一次性的極紫外成像，從整體上探測太陽活動和地磁擾動對地球空間等離子層極紫外輻射的影響，研究等離子層在空間天氣過程中的作用，並能提高中國空間環境監測和預報能力。[45]極紫外相機是由中科院長春光學精密機械與物理所研製。
  • 測月雷達：在月球車的底部安裝一台測月透地雷達，這是國際上首次直接探測30米（98英尺）深度內月壤層的結構與厚度，和探測數百米深度內月球地殼淺層的結構。[46]雷達是由中科院電子學所研製。

此外，為應對月夜情況下零下150攝氏度以下的低溫，防止儀器設備凍壞，嫦娥三號熱控系統中採用鈈-238製作的放射性同位素熱源（英語：Radioisotope heater unit）（RHU），這是中國航天探測活動中首次應用核能。[47]放射性同位素熱源（英語：Radioisotope heater unit）僅僅提供熱能而不提供電力。

  • 光譜儀

月球車上有α粒子X射線光譜儀（英語：Alpha particle X-ray spectrometer）[48]和紅外光譜儀，旨在分析月球樣品的化學元素組成。

  • 立體相機

月球車的桅杆上有兩個全景相機和兩個導航相機，矗立在月球表面以上~1.5米（4.9英尺），以及安裝在月球車下部前部兩個危險迴避照相機。[45]每一對相機可以被用來捕捉立體圖像，[49]，或用三角測量來距離成像。

參見

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參考文獻

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外部連結

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