¿Cómo escribir un artículo de divulgación científica con el tema "Chang'e volando hacia la luna"?
El proyecto de exploración lunar de China alcanzará los siguientes cuatro objetivos científicos:
1. Divida las unidades estructurales geomorfológicas básicas de la superficie lunar e inicialmente dibuje un mapa esquemático de la geología y estructura lunar para proporcionar una referencia para la posterior optimización del aterrizaje suave.
2. Analizar las características de distribución de elementos útiles y tipos de materiales en la superficie lunar. Detecta elementos útiles en la superficie lunar e inicialmente compila un mapa de distribución en la superficie lunar de cada elemento.
3. Detectar las características del suelo lunar. Detectar y evaluar el espesor de la capa de suelo lunar en la superficie lunar y la cantidad de recursos de helio-3 en el suelo lunar.
4. Detectar el entorno espacial de la Tierra y la Luna. Registre datos sin procesar del viento solar y estudie el impacto de la actividad solar en el entorno espacial de la Tierra y la Luna.
Luan Enjie, subdirector de la Comisión de Ciencia, Tecnología e Industria para la Defensa Nacional, director de la Administración Nacional del Espacio y comandante en jefe del proyecto de exploración lunar, presentó que el sistema del proyecto de exploración lunar consta de cinco sistemas principales: satélites de exploración lunar, vehículos de lanzamiento, sitios de lanzamiento, medición y control y aplicaciones terrestres. Se lograrán los siguientes cinco objetivos principales de ingeniería:
⊙Desarrollar y lanzar el primer satélite de exploración lunar de China;
⊙Dominar inicialmente la tecnología básica de la exploración lunar;
⊙ La primera exploración científica de la luna;
⊙La construcción preliminar de la ingeniería espacial de exploración lunar. sistema;
Acumulación de experiencia para posteriores proyectos de exploración lunar.
Plan de ingeniería
Ya en 1994, el personal de ciencia y tecnología aeroespacial de mi país llevó a cabo investigaciones sobre la necesidad y viabilidad de las actividades de exploración lunar y completó el plan técnico de satélites de exploración lunar en 1996. Investigación, completó la investigación sobre tecnologías satelitales clave en 1998 y posteriormente llevó a cabo un trabajo de demostración en profundidad.
Después de 10 años de deliberaciones, finalmente se determinó que todo el proyecto de exploración lunar de mi país se divide en tres etapas: "girar en círculos", "abajo" y "regreso".
El primer paso es "entrar en órbita", que consiste en lanzar el primer satélite de exploración lunar de China, avanzar en la tecnología de vuelo hacia objetos extraterrestres y realizar el satélite de exploración lunar para volar alrededor de la luna. A través de la detección por teledetección, podemos obtener imágenes tridimensionales de la superficie lunar, detectar el contenido y los tipos de materiales de elementos útiles en la superficie lunar, detectar las características del suelo lunar y detectar el entorno espacial de la Tierra y la Luna. durante el vuelo de los satélites de exploración lunar a la luna. El primer satélite de exploración lunar, "Chang'e-1", fue lanzado el 24 de junio de 2007.
El segundo paso es "hacia abajo", que se lleva a cabo del 2007 al 2010. Se trata de lanzar un dispositivo de aterrizaje suave lunar, romper con la tecnología de aterrizaje de objetos extraterrestres, llevar un detector de patrulla lunar para realizar un aterrizaje suave lunar y un estudio de patrulla automático, detectar la topografía, estructura geológica, composición química y mineral de las rocas en el área de aterrizaje y el entorno de la superficie lunar, y llevar a cabo análisis de muestreo y detección de rocas lunares en el sitio, y llevar a cabo monitoreo del entorno espacial sol-tierra-lunar y observaciones astronómicas basadas en la luna. El plan específico es utilizar vehículos patrulla y robots autónomos para aterrizar de manera segura en la superficie lunar para detectar la composición de rocas y minerales del área de aterrizaje, medir el flujo de calor y el ambiente circundante en el lugar de aterrizaje, realizar fotografías de alta resolución y La detección del sitio o el análisis de muestreo de rocas lunares y proporcionan una base para futuras investigaciones. La selección del sitio de la base lunar proporciona parámetros químicos y físicos de la superficie lunar.
El tercer paso, "regreso", está previsto entre 2011 y 2020. Se trata de lanzar un dispositivo de aterrizaje suave lunar, romper con la tecnología de devolver objetos extraterrestres a la Tierra, tomar muestras automáticamente de muestras lunares y devolverlas a la Tierra, analizar y estudiar las muestras en la Tierra y profundizar la comprensión del origen y Evolución del sistema Tierra-Luna. El objetivo es realizar un estudio de patrulla lunar y devolver muestras.
La tercera fase de la exploración lunar incluye principalmente los siguientes cinco objetivos científicos:
1. Investigación e investigación sobre la fase lunar y el fondo de la superficie lunar en el área de exploración.
Uso de robots de aterrizaje Lleva instrumentos de detección y análisis in situ para obtener información morfológica del área de detección, medir la composición química mineral y las características físicas de áreas seleccionadas en la superficie lunar, analizar el fondo estructural lunar del área de detección, proporcionar información sistemática datos de antecedentes regionales para la investigación de muestras y establecer experimentos. La relación entre los datos de la cámara y los datos de detección in situ de la superficie lunar profundizará y ampliará la investigación sobre los datos de detección lunar. Las tareas de investigación e investigación de la fase lunar y el fondo de la superficie lunar en el área de exploración incluyen principalmente:
1) detección de la morfología de la superficie lunar y análisis de la estructura lunar en el área de exploración
2; ) suelo lunar en el área de exploración Características, estructura y espesor, así como exploración estructural de la parte poco profunda de la capa de roca lunar (1 ~ 3 km)
3) Análisis in situ del mineral; /composición química del área de exploración.
2. Recoge muestras de suelo lunar y de rocas lunares y devuélvelas al suelo.
La superficie de la luna está cubierta de suelo lunar. El suelo lunar contiene fragmentos de diversas rocas y minerales lunares que registran la historia de los impactos y la actividad solar en la superficie lunar. Las rocas y minerales lunares son la principal fuente de información para estudiar los recursos lunares, la composición, formación y evolución de los materiales. La recolección de muestras de perfiles de suelo lunar y muestras de rocas lunares es de gran importancia para la investigación de los recursos de la superficie lunar, la composición del material lunar, la investigación de la física lunar, los procesos de la superficie lunar y la historia de la actividad solar.
Las principales tareas de recolectar muestras de roca abierta de los núcleos de suelo lunar y devolverlas a la Tierra incluyen:
1) Basado en la investigación de la topografía regional y la calidad lunar, use el dispositivo de muestreo de perforación en el módulo de aterrizaje para tomar muestras. el suelo lunar Se perforó el núcleo;
2) El brazo robótico del módulo de aterrizaje se utilizó para recolectar muestras de roca lunar/suelo lunar
3) Basado en la composición del sitio; análisis, el dispositivo de muestreo fue seleccionado para recolectar muestras lunares;
4) Tanto el módulo de aterrizaje como el vehículo lunar realizan un muestreo selectivo. El vehículo lunar puede optar por recolectar múltiples tipos de muestras de más áreas y finalmente enviarlas. de regreso a la cápsula de retorno.
3. Investigación sistemática de laboratorio sobre muestras de suelo y rocas lunares y evaluación de las perspectivas de utilización de algunos recursos importantes.
La investigación sistemática de laboratorio sobre suelo lunar y muestras de rocas lunares y la evaluación de las perspectivas de utilización de algunos recursos importantes incluyen principalmente:
1) La organización de laboratorios nacionales en diversos campos relacionados para realizar investigación sobre el regreso a la Tierra Realizar investigaciones sistemáticas sobre muestras lunares, como análisis de laboratorio e investigaciones sobre componentes materiales (rocas, minerales, composiciones químicas, oligoelementos, isótopos y determinación de la edad) y propiedades físicas (mecánica, electricidad, óptica, acústica, magnetismo). , etc.). ), ciencia de materiales, ciencia nuclear y otras disciplinas relacionadas;
2) La luna es rica en energía y recursos minerales La evaluación de las perspectivas de utilización de recursos importantes es el trabajo principal para que los seres humanos utilicen la luna. recursos, que pueden proporcionar orientación para el desarrollo de los recursos lunares. Hacer los preparativos necesarios para la utilización y la construcción de futuras bases lunares humanas basándose en las características de los recursos contenidos en la luna, el contenido de los recursos importantes He-3, H y; Se midió la ilmenita en muestras lunares y se estudiaron sus formas de aparición.
3) Estudiar el mecanismo de adsorción de partículas del viento solar como el He-3 y el mecanismo de formación de minerales enriquecidos con ilmenita.
4) Realizar la extracción de He-3, H y otros recursos gaseosos Investigación con simulación de laboratorio.
4. Investigación sobre la formación y evolución del regolito y la corteza lunar.
La formación del regolito lunar es uno de los procesos más importantes de la superficie lunar y supone una ventana para estudiar la actividad solar a gran escala temporal. La evolución de la Luna básicamente se detuvo hace 3.100 millones de años, por lo que la formación y evolución de rocas y minerales en la superficie de la Luna pueden reflejar la historia temprana del desarrollo de la corteza lunar. El tamaño, la distribución, la densidad y la edad de los cráteres de impacto en la superficie lunar registran la historia completa de los pequeños cuerpos celestes que impactan la Luna y son los mejores portadores de información para estudios comparativos de la evolución temprana y los eventos catastróficos de la Tierra.
5. Detección del entorno espacial y del clima espacial desde la Luna
La actividad solar es el principal factor que induce cambios en el entorno espacial y el clima espacial, y tiene un gran impacto en las actividades humanas. como el aeroespacial. En la tercera fase del proyecto de exploración lunar, la detección del entorno espacial y del clima espacial incluye los siguientes contenidos:
1) Detector de entorno espacial
Registra el paso de los rayos cósmicos, las altas temperaturas solares partículas energéticas y partículas de baja energía La cantidad y el espectro energético, el análisis y el estudio de la actividad solar y los cambios en el entorno espacial Tierra-lunar, la detección de los componentes y flujos del viento solar proporcionan una base para estimar la madurez del suelo lunar y los recursos de helio-3; .
2) Observación de radio de muy baja frecuencia
Coloque un conjunto de observación de interferencias de muy baja frecuencia que consta de dos unidades de antena en la superficie lunar para realizar mapeos a largo plazo e investigaciones que varían en el tiempo sobre el sol y el espacio interplanetario, estableciendo la primera instalación a largo plazo del mundo capaz de observar radiación electromagnética de muy baja frecuencia.
Cuando se completen los tres pasos de "girar en círculos, aterrizar y regresar", la tecnología de exploración lunar no tripulada de China estará madura y el día en que los chinos aterrizarán en la luna no está muy lejos.
Plan del proyecto
El proyecto de exploración lunar es la primera etapa de la exploración lunar de mi país, es decir, el desarrollo y lanzamiento del primer satélite de exploración lunar. La estrella orbitará la luna y transmitirá los datos detectados a la Tierra. El proyecto consta de cinco sistemas principales: satélites de exploración lunar, vehículos de lanzamiento, sitios de lanzamiento, medición y control, y aplicaciones terrestres. Se ha determinado que el satélite de exploración lunar utilizará principalmente la plataforma satelital "Dongfanghong-3", el vehículo de lanzamiento utilizará el cohete "Long March 3A", el sitio de lanzamiento utilizará el Centro de lanzamiento de satélites Xichang, el sistema de detección utilizará la red espacial TT&C existente y el sistema de aplicación terrestre serán desarrollados por la Academia de Ciencias de China.
El plan específico es que el cohete "Long March 3A" despegue del Centro de Lanzamiento de Xichang y envíe el satélite "Chang'e-1" a la órbita de transferencia geosincrónica para lograr la separación estrella-flecha. y finalmente el satélite entrará en la órbita circular alrededor de los polos norte y sur de la luna para detectar la luna. La órbita está a 200 kilómetros sobre la superficie de la luna.
El satélite "Chang'e-1", con una vida útil diseñada de un año, lleva una variedad de instrumentos científicos como una cámara estereoscópica, un espectrómetro de imágenes, un altímetro láser, un radiómetro de microondas y un detector de rayos cósmicos solares. , y detector de iones de baja energía para estudiar la luna. Durante su misión alrededor de la Luna, adquirió principalmente imágenes tridimensionales de la superficie lunar, analizó las características de distribución de elementos útiles y tipos de materiales en la superficie lunar, detectó el espesor del suelo lunar y detectó el entorno espacial Tierra-lunar. . Entre ellos, los tres primeros proyectos aún no se han llevado a cabo en el extranjero, y el cuarto proyecto es la primera vez que mi país obtiene parámetros del entorno espacial más allá de los 80.000 kilómetros. Además, Estados Unidos ha explorado cinco tipos de recursos en la Luna y China explorará 14 tipos. Un objetivo importante son los recursos de helio-3 en la Luna. El helio-3 es un combustible importante que es seguro, eficiente, limpio y libre de contaminación. Según las estadísticas, el helio-3 presente en la Luna puede satisfacer las necesidades de suministro de energía de la humanidad durante más de 10.000 años. El contenido de helio-3 en el suelo lunar puede alcanzar los 5 millones de toneladas.
El Proyecto Chang'e es un proyecto completamente independiente e innovador, y también es la primera actividad de exploración lunar de mi país. El proyecto se estableció en junio de 2004 y octubre de 2004. Actualmente, se ha completado el desarrollo de productos del satélite Chang'e-1 y del vehículo de lanzamiento Gran Marcha-3A y la construcción de sitios de lanzamiento, medición y control y sistemas de aplicación terrestre.
Fue lanzado con éxito el 24 de octubre de 2007 en el Centro de Lanzamiento de Satélites de Xichang. La exploración lunar es un proyecto muy complejo y de alto riesgo. Hasta ahora, los humanos han lanzado sondas lunares un total de 122 veces, con 59 éxitos y una tasa de éxito del 48%. La tasa de éxito del vehículo de lanzamiento chino Gran Marcha 3A es del 100%.
Personal de ingeniería
Ouyang Ziyuan, ingeniero jefe del proyecto de exploración lunar de China;
Hao Xifan, subdirector del Centro de Ingeniería de Exploración Lunar;
Zhu Zhongguo Director del Departamento de Comando de Comunicaciones del Proyecto de Exploración Lunar
Comandante en Jefe y Diseñador Jefe del Sistema de Satélites Ye Peijian, Diseñadores Jefe Adjuntos Sun Zezhou y Sun Huixian;
Larga Marcha 3A El subcomandante en jefe del vehículo de lanzamiento, Jin Zhiqiang;
Chen, diseñador jefe del vehículo de lanzamiento Gran Marcha-3A.
Liu Jianzhong, jefe adjunto de diseño del vehículo de lanzamiento Gran Marcha-3A.
Li Chun, diseñador jefe del sistema de aplicación terrestre
Li Chunlai, diseñador jefe y comandante en jefe adjunto del sistema de aplicación terrestre del proyecto de exploración lunar.
Zhang Hongbo, diseñador jefe adjunto del sistema de aplicación terrestre del proyecto de exploración lunar.
Sun Huixian, diseñador jefe adjunto del satélite Chang'e-1 y diseñador jefe de carga útil.
Wu Ji, comandante en jefe de la carga útil del satélite Chang'e-1
Wen Bo (mujer), diseñador jefe del equipo de patrulla.
Zhang Ting (mujer), diseñador jefe del subsistema y transmisión de datos de control y medición
Zhan Yuli (mujer), diseñador jefe del subsistema de antena
Fuente de alimentación y el subsistema que lo acompaña Chen Yan (mujer), diseñador jefe del sistema.
Dong et al., diseñador jefe adjunto del sistema de medición y control del proyecto de exploración lunar de China.
Cohete
El cohete portador Chang'e-1 El cohete Long March-3A * * * ha llevado a cabo 14 misiones de lanzamiento, ¡con una tasa de éxito del 100%!
La carga útil del satélite Chang'e-1
Objetivos científicos
China planea lanzar en 2007 su primer satélite de exploración lunar, que es el espacio profundo de China primer paso de exploración. Los objetivos científicos del proyecto de exploración lunar de China son: obtener imágenes tridimensionales de la superficie lunar; analizar el contenido y distribución de elementos útiles y tipos de materiales en la superficie lunar para medir el espesor del suelo lunar y evaluar la cantidad de; recursos de helio-3 y explorar el entorno espacial cislunar.
Carga útil real
Para lograr los objetivos científicos anteriores, el satélite Lunar Exploration-1 estará equipado con cinco tipos de equipos de carga útil de detección científica, como una cámara estéreo CCD e imágenes de interferencia. espectrómetro. Altímetro láser; detector de microondas; espectrómetro de rayos X/γ y sistema de detección del entorno espacial. Para recopilar, almacenar, procesar y transmitir los datos científicos de la carga útil, se diseña especialmente un sistema de gestión de datos de la carga útil.
La cámara estéreo CCD y el altímetro láser logran el primer objetivo científico, que es obtener una imagen tridimensional de la superficie lunar; el espectrómetro de imágenes de interferencia y el espectrómetro de rayos γ/X logran el segundo objetivo científico. El objetivo, que es analizar los elementos útiles en la superficie lunar y el contenido y distribución de los tipos de materiales, el detector de microondas completó el tercer objetivo científico, que es medir el espesor del suelo lunar y evaluar la cantidad de recursos de helio-3. ; la detección del entorno espacial completó el cuarto objetivo científico, que es la detección del entorno espacial cislunar.
Cámara estéreo y espectrómetro de imágenes de interferencia
La cámara estéreo consta de un sistema óptico, componentes estructurales que soportan el sistema óptico, una matriz de área CCD y el correspondiente subsistema de procesamiento de señales. Cuando el satélite está volando, tres conjuntos lineales CCD paralelos pueden obtener tres imágenes de datos originales bidimensionales del mismo objetivo en la superficie lunar, a saber, punto subsatélite, vista frontal y vista trasera. Después de la reconstrucción tridimensional, la tridimensional. Se puede reproducir una imagen de la superficie lunar.
El Espectrómetro de Imágenes de Interferencia se utiliza para obtener imágenes multiespectrales de la superficie lunar. Incluye tres subsistemas ópticos principales: interferómetro de Sagnac, lente de transformada de Fourier y lente cilíndrica.
Sistema de Altímetro Láser
El sistema de altímetro láser se utiliza para medir la distancia entre un satélite y un punto debajo de la superficie lunar. El sistema de altímetro láser consta de un transmisor láser y un receptor. El transmisor láser se utiliza para emitir pulsos láser a la superficie lunar y el receptor se utiliza para recibir los pulsos láser retrodispersados. El tiempo de ida y vuelta del pulso láser proporciona información sobre la distancia entre el satélite y la superficie lunar.
Espectrómetro de rayos X/γ
El espectrómetro de rayos X/γ se utiliza para medir los tipos y abundancias de elementos en la superficie lunar.
Los átomos o núcleos de materiales en la superficie de la luna son excitados por partículas de rayos cósmicos y producen rayos X y rayos γ característicos. Algunos elementos radiactivos naturales pueden emitir por sí mismos rayos gamma nucleares, y diferentes elementos pueden emitir rayos gamma característicos de diferentes energías. Al medir la energía y el flujo de estas características líneas de rayos gamma con un espectrómetro de rayos gamma, los científicos pueden inferir el tipo y la abundancia de elementos en la superficie de la luna.
Como estudio de la composición de la superficie lunar, los resultados de las mediciones del espectrómetro gamma y del espectrómetro X pueden complementarse bien.
Detector de microondas
El detector de microondas es una de las cargas útiles del satélite Chang'e-1 y está diseñado como un radiómetro de microondas multibanda. El objetivo científico del detector de microondas es utilizar las características de penetración y propagación de las señales de microondas en el material de la superficie lunar para obtener información sobre el espesor del suelo lunar a partir de los datos de temperatura de brillo que representan la radiación de microondas del material lunar. Obtenga información de teledetección por microondas en la noche de luna e información de teledetección por microondas en los polos lunares. Esta es la primera vez en el mundo que se utiliza un radiómetro de microondas para detectar la luna. La adquisición de información de teledetección lunar por microondas y la inversión de la información del suelo lunar enriquecerán enormemente la comprensión de la humanidad sobre la Luna.
Sistema de detección del entorno espacial
El sistema de detección del entorno espacial incluye un detector de partículas solares de alta energía y dos detectores de iones de viento solar. Los detectores de partículas solares de alta energía se utilizan para analizar protones, electrones e iones pesados en el espacio alrededor de la Tierra y la Luna. Los detectores de iones de alta energía incluyen sensores y subsistemas de procesamiento de señales. Se utilizan dos detectores de iones de viento solar para analizar iones de baja energía en el viento solar en los entornos terrestre-lunar y espacial lunar. El sensor del detector de iones de viento solar consta de un colimador, un analizador electrostático y una placa de microcanales.
Sistema de gestión de datos de carga útil (PDMS)
El sistema de gestión de datos de carga útil (PDMS) es un sistema distribuido basado en el bus 1553B, que consta de un controlador de bus (BC), un gran -memoria de capacidad (SSR), multiplexor de alta velocidad (HRM), terminal remoto (RT) y distribuidor de carga (PPD). La mayoría de las cargas útiles se comunican con el PDMS a través del bus 1553B, mientras que el altímetro láser y el sistema de monitoreo del entorno espacial están conectados al RT. El PDMS puede obtener los datos científicos y los parámetros de ingeniería de la carga útil a través del bus 1553B y almacenarlos en el SSR. . Cuando el satélite está dentro del rango de recepción de la estación terrestre, el HRM ensamblará los datos almacenados y los datos en tiempo real en una secuencia en serie de unidad de datos de canal virtual codificada (CVCDU) de acuerdo con el estándar CCSDS, y luego los transmitirá a el suelo. PDMS es un sistema flexible y eficiente. Si una carga de trabajo en una tarea deja de detectarse, otras cargas de trabajo pueden compartir sus recursos de almacenamiento y transmisión.