中國探月工程

吳偉仁，劉繼忠，唐玉華，于登云，于國斌，張 哲

（1.探月與航天工程中心，北京 100190；2.中國航天科技集團有限公司，北京 100048）

引 言

最近，世界月球探測備受關注。2019年1月3日，“嫦娥4 號”實現了人類航天器首次在月球背面軟著陸，“玉兔2 號”月球車率先在月背刻上了中國足跡。今年2月，以色列借助美國火箭搭載發(fā)射了首顆月球探測器“創(chuàng)世紀號”，4月12日在月球著陸失敗，但它探索了商業(yè)探月的新模式。2019年3月，美國副總統(tǒng)彭斯宣布，將不惜一切代價使美國航天員再次登月，登陸地點位于月球南極，時間從原計劃2028年提前至2024年，以保持美國在航天領域的全球領先地位，并以此主導太空探索新格局。2019年7月22日，印度發(fā)射了“月船2號”探測器，計劃著陸月球南極附近，開展水冰和礦物探測，9月7日，“月船2號”探測器在月球南極軟著陸失敗。月球仍是全球高度關注的熱點。

1 月球探測意義

地球是人類的搖籃，目前70 億人寄居在地球，而地球只是宇宙中的滄海一粟，人類賴以生存的空間日益緊張，太陽系最終也要走向滅亡，尋求和拓展地外生存空間是人類繁衍的必然。

月球是地球唯一的天然衛(wèi)星，地-月相距約38 萬km，月球平均直徑為3 476 km，約為地球的1/4，表面重力是地球的1/6，月球一個晝夜相當于27.3個地球日，表面溫度約為130～-190 ℃。月球自轉周期與圍繞地球的公轉周期相同且方向一致，所以人類在地球上始終看不到月球的背面。月球蘊藏了地球、太陽系起源和演化的無窮奧秘，擁有豐富的特有資源，也是人類走向深遠空間的前哨站和試驗場。據統(tǒng)計，現在起到2030年前，各國將計劃實施20 余次月球探測。預計未來數10年各航天大國及新興航天國家將在月球資源勘探和開發(fā)利用方面展開激烈競爭。

1.1 探月是人類永恒的精神追求

月球是距離地球最近的天體，是人類探索浩瀚宇宙的起點。自古以來，月亮就激起了人類無限的遐想與憧憬，產生了各種神話傳說、藝術作品和風俗傳統(tǒng)。千百年來，人類一直利用一切手段認識、探索和利用月球，從早期的裸眼觀測到后來伽利略利用望遠鏡觀測，再到如今的飛抵探測，月球探索一直承載著人類追逐夢想、勇于探索的精神[1]。

奔月也是中華民族的千年夙愿。華夏民族對月亮賦予了詩意的贊美和豐富的遐想，常以月亮寄托相思之情、抒發(fā)惆悵之感?！版隙鸨荚隆⒂裢脫v藥”的美麗傳說；“明月幾時有？把酒問青天”等膾炙人口的經典詠月詩篇；經上千年觀察形成的與月球有關的中國傳統(tǒng)農歷等，是中華民族燦爛文明的重要組成部分。

1.2 探月體現國家意志和責任擔當

月球是人類開拓空間的新疆域，是國家利益新的戰(zhàn)略制高點，是各國競相爭奪的競技場。月球探測高度體現國家意志，是其科學技術發(fā)展水平和現代文明的重要標志，更是綜合國力的集中體現，對提高國家的國際地位和影響力具有重要意義[2]。

月球探測是一項復雜的科技大工程，充滿了挑戰(zhàn)和風險，體現了一個民族“可上九天攬月”的豪情，凝聚著一個民族的智慧和力量，對振奮民族精神、增強民族自信心和自豪感具有重要作用，也激發(fā)了一代代青少年愛國的熱情和獻身科技事業(yè)的決心。

1.3 探月極大促進科學發(fā)展和技術進步

月球探測有助于提高人類對于宇宙及自身生存環(huán)境的認知，促進了空間地質學、比較行星學、空間物理學等新興學科、交叉學科和基礎學科的快速發(fā)展；相比于近地航天，月球探測具有探測距離遠、飛行時間長、測控難度大、自主要求高等特點，提出了更高的工程技術需求，極大地激發(fā)科技創(chuàng)新，帶動了遠程通信、高精度控制、高效特殊能源、特種材料以及人工智能等高新技術的跨越發(fā)展[3]。

1.4 探月可實現月球資源的開發(fā)利用

月球豐富的礦物資源，是地球稀缺資源的重要補充，比如可用于核反應發(fā)電的氦-3，是地球總儲量的數10倍，有望成為人類未來重要的能源資源[4-5]。

月球有特殊的自然環(huán)境，無大氣，地質構造穩(wěn)定，是基礎科學實驗、特殊生物制品、特種新型材料試驗和生產的天然場所。

月球的位置資源特殊，可在月球上實現對地球長時間大尺度觀測和監(jiān)視，以及對空間天文的長期穩(wěn)定觀測；月球背面潔凈的電磁環(huán)境是觀察太陽、宇宙電磁輻射，探索宇宙早期起源的最佳場所；月球也是未來開展深空探測的前哨陣地。

“探索浩瀚宇宙，發(fā)展航天事業(yè)，建設航天強國是我們不懈追求的航天夢”。中華民族正走在偉大復興的征程中，科技進步、經濟發(fā)展、國力日益強盛，應當履行大國責任和擔當。開展月球探測是當今我國依靠自主創(chuàng)新，實現跨越發(fā)展的重要領域，也是中華民族為構建人類命運共同體貢獻中國智慧、中國方案、中國力量的重要機遇。

2 世界月球探測的發(fā)展

繼前蘇聯1957年發(fā)射了世界首顆衛(wèi)星之后，1958年又發(fā)射了首個月球探測器，拉開了人類月球探測的序幕。截至目前，全球共實施了117 次無人月球探測和9 次載人月球探測任務，其中成功66次，成功率約為53%。我國完成了5 次月球探測任務，實現了100%的成功率，參見圖1。月球探測經歷了美蘇爭霸引發(fā)的第一輪高潮期、載人登月后的平靜期，目前正處于發(fā)現月球水分子引發(fā)的第二輪高潮期中[6]。

圖1 主要航天國家已開展的探月任務統(tǒng)計Fig.1 The statistic of lunar missions already carried out

2.1 第一輪探月高潮（1958—1976年）

這期間，美蘇兩國代表兩大陣營展開了以月球探測為中心的空間競賽，掀起了第一輪探月高潮。政治因素主導、任務規(guī)模龐大、巨額經費投入是這一時期的重要特點。在這場政治競賽中，兩國均由國家元首親自領導。美國的“阿波羅計劃”共有2 萬多家公司、200 余所大學、80 多個科研機構、數10 萬人參與，總耗資約數百億美元。

期間，兩國開展了100次無人探測，其中蘇聯64次，美國36次。9次“阿波羅”載人探測，其中2次載人環(huán)月，7 次載人登月。任務發(fā)射密集且不計代價，成功率約為46%。競賽初期，前蘇聯創(chuàng)造了對月球撞擊、飛越、軟著陸和環(huán)繞等多項世界第一，參見圖2。后續(xù)，前蘇聯載人登月計劃屢遭挫折，用于載人登月的N-1 重型運載火箭4 次試驗發(fā)射連續(xù)失敗，特別是后兩次發(fā)射爆炸造成塔毀人亡，損失慘重，最終前蘇聯載人登月計劃被迫取消。美國則在德裔天才科學家馮·布勞恩的帶領下，順利實施“阿波羅計劃”，研制了“土星5 號”重型運載火箭，發(fā)射了“阿波羅”飛船，于1969年7月21日實現了人類首次登月，從“阿波羅11”到“阿波羅17”，其中共6 次12人登陸月球，在月面共停留了300 h。“阿波羅13”在奔月途中距離月球6 萬km 時，發(fā)生氧氣箱爆炸的嚴重故障，3名宇航員被迫放棄了登月目標，在這生死關頭天地一體密切配合，最終創(chuàng)造了3名宇航員安全返回地球的奇跡，被稱為“輝煌的失敗”。美國取得了探月競賽的最終勝利。

圖2 第一次探月高潮中美蘇探月開創(chuàng)性活動Fig.2 The initiative activities in the first round of lunar exploration

美蘇兩國通過月球探測，取得了重要的科學成果和巨大的技術進步。期間，美國采集了385 kg月球樣本，前蘇聯共實施5 次無人采樣任務，3 次成功，獲得了375 g月球樣本，兩國都獲得了大量的月球科學探測原始數據；建立了龐大的航天工業(yè)技術體系，帶動了電子、計算機、自動控制、宇航推進等技術的快速發(fā)展；“阿波羅計劃”產生的3 000多項技術成果轉化為民用并形成產業(yè)化，取得了巨大經濟效益；帶動了系統(tǒng)工程科學的建立和發(fā)展，并成為系統(tǒng)工程管理的典范。

反思前蘇聯登月計劃失敗的主要原因：一是違背科學規(guī)律壓縮研制時間；二是重型火箭的技術路線有重大缺陷，特別是一級火箭采用30 臺發(fā)動機并聯形成重大隱患；三是總設計師和卓越的組織者科羅廖夫突然離世。

在“登月競賽”之后，美蘇兩國將重心轉向近地軌道載人航天，前蘇聯重點發(fā)展空間站，美國則重點發(fā)展航天飛機，探月進入近20年的寂靜期，期間兩國主要開展月球數據和樣本的分析研究。

2.2 第二輪探月高潮（1994年—至今）

1994年美國“克萊門汀”環(huán)月探測器發(fā)現在月球南極可能存在水冰，引起國際廣泛關注。歐洲航天局（European Space Agency，ESA）、日本、印度和以色列等多個國家和組織紛紛加入月球探測行列，開啟了延續(xù)至今的第二輪探月高潮。近20 多年來，全球共實施了15 次無人探測，多數為環(huán)月探測，中國成功實現了月面軟著陸，成為繼美蘇之后第3 個著陸的國家。多個國家參與、科學發(fā)現和技術發(fā)展并重、競爭而不競賽是這一時期的重要特點。

2.3 當前發(fā)展態(tài)勢

月球探測競爭態(tài)勢更加激烈，各國競相制定宏偉的實施規(guī)劃。近年來，美國、俄羅斯、歐州航天局、日本和印度等國家和組織都制定了長遠的月球探測規(guī)劃，歐州航天局推動在月球南極建立月球村，俄羅斯規(guī)劃在月球南極著陸并建立月球基地，尤其是美國高調宣布宇航員重返月球，副總統(tǒng)彭斯表示：“與所有前沿領域一樣，空間的規(guī)則和價值將由首先到達并駐留的人來制定”，美國國家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）局長布里登斯廷提出“國際探月只能在美國領導下進行”，充分反映了美國控制空間、控制月球的決心，月球探測將迎來更加激烈的競爭[7-8]。

更加注重月球資源的勘查、開發(fā)和利用。近年來，航天的應用及經濟效益愈發(fā)受到重視，各國更加注重月球資源的應用潛力。未來任務重點將集中在月球南極的水資源和各類礦藏的勘查、開發(fā)和利用，全月資源的高精度詳查，構建長期無人值守、短期有人照料的月球基地。

國際合作和社會資源的參與度提高。月球屬于全人類，聯合國外空委規(guī)定任何國家和組織不得宣布占為己有。月球探測是一項和平利用空間的高風險探測活動，一些國家以國際合作的方式聯合進行，如美國的“門廊計劃”、俄羅斯的“月球系列任務”等，以實現風險共擔、經費共攤、成果共享。月球的廣闊應用前景引發(fā)了全社會的關注，在政府主導下，多國民營資本等社會資源正在加入月球探測隊伍，美國以國家立法的方式，支持空間探索公司（SpaceX）、月球快車公司（Moon Express）、藍色起源公司（Blue Origin）等民營企業(yè)開展月球探測，雖然引起國際空間法律界的爭論，但美國依據強大實力，率先在月球上“跑馬圈地”。

3 我國探月工程的進展

我國自20 世紀60年代中期就開始著手月球科學領域的研究。1978年美國總統(tǒng)卡特向我國贈送了1 g月球巖石樣品，我國科學家對其中的0.5 克進行了研究分析。90年代初期和中期，我國開展了兩次探月方案論證，均因當時航天測控通信能力和國家財力不足而擱淺。

隨著我國經濟和航天技術的發(fā)展，面對日本、印度競相開展月球探測的嚴峻形勢，90年代末原國防科工委再次組織專家論證，提出了“繞、落、回”三步走的無人月球探測規(guī)劃（參見圖3），—期工程：2007年實現繞月探測；二期工程：2013年前后實現月面軟著陸探測與巡視勘察；三期工程：2020年前實現月面采樣返回。黨中央、國務院2004年批準一期工程立項，拉開了我國深空探測的帷幕。

圖3 探月工程“三步走”規(guī)劃Fig.3 Three-step planning of Chinese lunar exploration

3.1 我國探月工程的實施

15年來，先后完成了“嫦娥1 號”“嫦娥2 號”“嫦娥3號”月地高速再入返回試驗和“嫦娥4號”共5次任務，實現了“五戰(zhàn)五捷”。

“嫦娥1號”實現繞月探測?！版隙?號”（見圖4（a））2007年10月24日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，在200 km 環(huán)月軌道上繞月飛行，獲取了我國首幅月面圖像（見圖4（b））和120 m 分辨率全月球立體影像圖[9]（見圖4（c）），以及月球表面14種元素含量和物質分布特點等大量科學探測數據，圓滿完成“繞”月任務。2009年3月1日受控撞月，在軌工作494 天，實現了38 萬km 的遠程測控通信，掌握了繞月探測技術，初步構建了月球探測的航天工程體系，成為我國繼“東方紅1 號”衛(wèi)星和“神舟5 號”飛船之后航天發(fā)展的第3個里程碑，實現了中華民族飛天攬月的千年夙愿[10]。

圖4 “嫦娥1號”衛(wèi)星、第一幅月圖及全月面立體圖Fig.4 Chang’E-1 spacecraft，the first photograph of moon taken by Chang’E-1，full-moon stereogram

“嫦娥2 號”首次實現“一探三”（飛行軌道示意圖如圖5（a））?！版隙? 號”衛(wèi)星于2010年10月1日成功發(fā)射，在100 km 環(huán)月軌道上，對全月球進行了高精度立體成像（圖5（b）），并降至15 km 的近月軌道，對“嫦娥3 號”預選著陸區(qū)進行了詳查；2011年8月，飛抵距地150 萬 km 的日-地拉格朗日L2 點，開展了環(huán)繞L2 點的空間探測[11]；又于2012年12月，飛抵距地700 萬km 處，實現了與4179 號（圖塔蒂斯）小行星的交會飛越探測[12]，首次獲得了該小行星的高清圖像（圖5（c））。實現了用一顆衛(wèi)星對月球、日-地L2 點和小行星的多目標探測，即“一探三”。首次獲得7 m 分辨率全月球影像圖；發(fā)現了月表鉻元素、微磁層、太陽風加減速等現象；使我國成為繼美歐之后第3 個實現日-地L2 點和繼美日歐之后第4 個實現小行星探測的國家；目前，“嫦娥2 號”已成為我國第一顆也是唯一一顆繞太陽飛行的人造行星，創(chuàng)造了中國航天器數億公里的最遠飛行紀錄[13-14]。

圖5 “嫦娥2號”“一探三”飛行軌道、7 m全月圖及4179小行星近距離實拍圖Fig.5 The trajectory of Chang’E-2 three objective exploration，7 meter resolution image of Full moon，the picture of 4179 asteroid

“嫦娥3 號”實現了月球著陸探測?！版隙? 號”探測器于2013年12月2日成功發(fā)射，13 天后在月球西經19.5°、北緯44.1°的虹灣區(qū)精準著陸，著陸器與“玉兔號”月球車成功分離、兩器互拍（圖6（a）、（b）），并分別開展了月面巡視和就位探測，圓滿完成“落”月任務。著陸器已在月面工作近6年，目前仍在正常運行，刷新了國際月表探測的最長紀錄。它實現了多個國際首次：采用全自主避障的軟著陸技術，結束了國際上無人月球探測盲降的歷史；采用月球1/6低重力下核熱源的能量控制技術，保障了探測器在-190 ℃極低溫度環(huán)境下的長時間月夜生存；實現了在月球上同時開展“測月、巡天、觀地”科學探測（見圖6（c）、（d）），獲取了大量寶貴的原始科學數據；首次研制建設了天線最大口徑達66 m的大型地面深空測控通信網，實現了我國深空測控距離由幾十萬km到數億km的重大跨越；一批中國元素被歷史性地永遠鐫刻在月球上，“嫦娥3號”落月點被命名為“廣寒宮”，五星紅旗第一次在月球上熠熠生輝[15-16]。

“嫦娥4 號”實現了人類首次月球背面著陸探測[17-18]。2018年5月21日，承擔中繼通信任務的“鵲橋號”中繼通信衛(wèi)星成功發(fā)射，進入地-月拉格朗日L2 點使命軌道；搭載發(fā)射的國際首顆自主奔月的科學試驗微衛(wèi)星——“龍江號”，實現了繞月探測。2018年12月8日探測器成功發(fā)射，2019年1月3日成功著陸在月球背面預選著陸區(qū)，著陸器與“玉兔2號”月球車分離、兩器互拍（見圖7（a）、（b）），開展就位和巡視探測，任務取得圓滿成功。

首次利用衛(wèi)星中繼通信（見圖7（c）），支持探測器在月球背面著陸和巡視探測，是人類航天發(fā)展又一新的突破；直至第七月晝，月球車共行走238 m（圖7（d）），獲取了月球背面高清影像圖，開展了巡視區(qū)的科學探測（圖7（e）、（f）），揭開了古老月背的神秘面紗；實現了空間同位素熱/電源的研制和成功應用，使我國成為繼美、俄之后第3個掌握核同位素熱/電源空間應用的國家，并首次精確測量了月夜的最低溫度-196 ℃，打破了以往（最低溫度-180 ℃）的認知；首次開展了月基低頻射電觀測和生物科普試驗；首次搭載了多個國家的科學儀器，開展了中外聯合探測。

“嫦娥4 號”的成功實施，拉開了探月工程四期的序幕。

“嫦娥5 號”將實現月球采樣返回。它是三期工程主任務，將采用新研制的無毒無污染的“長征5號”大型運載火箭，在海南文昌發(fā)射場發(fā)射。探測器由月球軌道器、著陸器、上升器和返回器等4 器組成，將突破月面采樣（圖8（a））、月面起飛（圖8（b））、月球軌道交會對接、地球大氣高速再入返回等四大關鍵技術。

為降低工程風險，2014年10月，進行了月地高速再入返回飛行試驗，返回器采用“半彈道跳躍式”高速再入返回地球（見圖9），精確著陸在內蒙古預選著陸區(qū)，驗證了第二宇宙速度月-地精確返回技術，奠定了“嫦娥5號”任務基礎。

“嫦娥5 號”從月球采樣返回的成功，將驗證除宇航員生存以外的載人登月主要關鍵技術。

圖6 “嫦娥3號”著陸器、“玉兔號”月球車、測月雷達探測的巡視區(qū)地質剖面圖及極紫外望遠鏡獲得的地球周圍等離子體層圖像Fig.6 The lander of Chang’E-3，Yutu lunar rover，the Geologic sectional drawing of Yutu patrol area，the plasmasphere image around the Earth

3.2 我國探月工程的成就

總體看，我國的探月工程起步晚但起點高，經費投入少但科技產出多，發(fā)射次數少但成功率高。15年來中國探月整體水平和能力快速發(fā)展，在世界探月領域正從“跟跑、并跑”走向部分“領跑”。

1）空間技術能力實現重大跨越。全面掌握了月球探測器系統(tǒng)設計、自主導航與控制、地外天體高精度著陸與巡視等技術；研制建設了全球布局合理、全天候全天時、與美歐并列的全球深空測控網（見圖10（a））；構建了天地協(xié)同的月面遙操作、仿真和科學數據處理中心；具備了月球環(huán)繞、著陸、巡視探測和高速再入返回的能力；研制建設了一系列配套的大型、特種試驗設施（圖10（b））；創(chuàng)新形成了包括核熱源、核電源空間應用的一系列先進試驗方法、標準和規(guī)范，為后續(xù)火星、小行星等深空探測任務奠定了基礎。工程完全是自力更生、獨立自主完成的，所有技術和方案都是“中華牌”[19-21]。

2）空間科學探測實現多個首次，取得多項新發(fā)現[22]。獲得當時國際上最高分辨率7 m全月圖；發(fā)現了地球周圍等離子體層的變化規(guī)律，引起國際高度關注；獲得國際首幅月球正面和背面地質剖面圖，為研究月球的演化歷史提供了證據；氦-3、鈾元素的地質分布數據被國際同行廣泛采用；月球背面甚低頻天文觀測填補了國際空白。獲得大量月球地質、環(huán)境、形貌等原始科學數據，徹底改變了過去我國科學家只能依賴別國二手、三手數據開展研究的局面，帶動了我國空間物理、空間天文、行星科學等基礎學科的發(fā)展，使我國月球科學研究邁入了世界前列。發(fā)現的新的地理實體，采用了 廣寒宮 天河基地 等27 個中國文化元素命名（見圖11（a）、（b）），極大增強了我國在國際上的話語權和影響力。

圖7 嫦娥4號 著陸器、 玉兔2號月球車、中繼通信示意圖、月球車前七月晝行駛路線、測月雷達探測的月球背面地質剖面圖、及紅外光譜儀獲取的礦物組分類型和分布圖Fig.7 The lander of Chang? E-4 ，Yutu-2 lunar rover，the sketch map of relay communication，the route of Yutu-2 at the first seven lunar day，the Geologic sectional drawing of Yutu-2 patrol area，the distribution map of mineralogical composition

3）造就了一大批優(yōu)秀的科技研究和管理人才。通過10 多年的工程實施，一批年輕、優(yōu)秀的高層次人才在多層級的總指揮、總設計師崗位上得到歷練，逐步成長形成開拓創(chuàng)新、具有世界眼光、善打硬仗的領軍人才；一批具有專業(yè)能力、獻身精神的30～40歲科技、技能和管理人才脫穎而出，成為各自領域的核心骨干和中堅力量；涌現出一批杰出科學家和大國工匠，為后續(xù)工程和其它航天工程提供了有力的人才保障和智力支持。

4）開創(chuàng)了以我為主的航天國際合作新局面。通過 嫦娥4 號 ，搭建了開放共享的國際科技合作的平臺，建立了以我為主、多國參與、資源共享的高水平國際合作的新機制和新模式。 嫦娥4 號 成功后，不僅美俄歐等航天大國和組織紛紛致電祝賀，而且美國還破天荒地主動提出了與我國開展探月合作的意愿，顯著提升了中國國際影響力。

圖8月面采樣示意圖及月面起飛示意圖Fig.8 The sketch map of lunar surface sampling，the sketch map of lunar surface launching

圖9月地高速再入返回飛行試驗飛行軌道示意圖、返回艙Fig.9 The sketch map of the high speed circumlunar return and reentry trajectory

圖10 中國深空測控網分布圖及1/6重力著陸懸停試驗塔架Fig.10 The layout figure of Chinese deep-space TT ＆ C net，the hovering test tower under 1/6 gravity

5）形成了具有時代特色的探月精神。重大工程帶動國家科技水平和實力的整體躍升是國際成功的經驗。美國的“曼哈頓計劃”促成了原子彈的快速面世，“阿波羅工程”的實施使美國科技實力和綜合國力大幅提升。同樣，探月工程的連續(xù)成功，是中國人民攀登世界科技高峰的偉大壯舉，是航天大國向航天強國邁進的重要標志，對增強民族凝聚力，托舉民族偉大復興的中國夢，具有重要的現實和歷史意義。隨著工程的成功實施，形成的“追逐夢想、勇于探索、協(xié)同攻堅、合作共贏”的探月精神，是繼“兩彈一星”和載人航天精神之后的又一精神食糧，將是激勵我國科技工作者，探索浩瀚宇宙，發(fā)展航天事業(yè)，建設航天強國和科技強國的力量源泉，豐富了中華民族燦爛文明。

圖11 “嫦娥3號”著陸區(qū)“廣寒宮”地理實體名稱及“嫦娥4號”著陸區(qū)地理實體名稱Fig.11 The geographical entity of Chnag’E-3 landing area，the geographical entity of Chnag’E-4 landing area

3.3 經驗與啟示

實施探月工程是黨中央作出的重大戰(zhàn)略決策。探月工程的成功實施，主要有4點經驗與啟示。

1）強有力的組織體系是工程順利實施的保障。探月工程作為國家重大科技專項，由中央批準組建跨部門、跨行業(yè)、軍民結合的工程領導小組，組織協(xié)調決策工程重大問題，從資金、人才隊伍、政策、配套等給予充分保障，為工程的順利實施提供強大支撐；探月工程技術挑戰(zhàn)多、實施難度大、任務風險高，是一項復雜的大系統(tǒng)工程。全國航天、電子、核等工業(yè)部門，中國科學院，教育部所屬高校等2 000 多家單位，數萬名科技工作者參加研制；通過競爭擇優(yōu)，廣泛吸收優(yōu)勢民營企業(yè)參與，激發(fā)了多方創(chuàng)新創(chuàng)造的活力；從設計、生產、試驗到發(fā)射和在軌運行，技術的每一次突破、工程的每一步跨越，都是各領域各部門大力協(xié)同、攻堅克難的結果，充分體現了新型舉國體制的制度優(yōu)勢。

2）創(chuàng)新是工程不斷實現跨越發(fā)展的根本動力。我國探月工程起步比美蘇晚了近50年，所以必須立足國情，瞄準世界前沿，走高起點、低成本的創(chuàng)新發(fā)展道路。堅持系統(tǒng)創(chuàng)新，科學制定了環(huán)繞、著陸和采樣返回的“三步走”15年規(guī)劃，每一步走、每一次任務都是有效銜接，又是重大的技術跨越，每一次任務都達到了國際先進水平，“嫦娥4 號”更是實現了領跑。堅持技術創(chuàng)新，立足當代水平，合理制定有特色的工程目標和科學目標，強化頂層設計，狠抓核心關鍵。例如“嫦娥2 號”一次任務實現3 個目標探測，在國際上沒有先例；相比于前蘇聯連續(xù)多次著陸失敗，“嫦娥3 號”一次就取得著陸成功。堅持管理創(chuàng)新，實施之初即成立工程領導小組、工程指揮和設計師系統(tǒng)，高效領導和組織實施；工程總體、五大系統(tǒng)、分系統(tǒng)、單機自上而下成立分級的管理、技術、質量專門隊伍，進行專項統(tǒng)籌管理，提高管理效力；設立顧問和專業(yè)專家組，嚴格監(jiān)督、檢查和評估。堅持開放合作，打開了以我為主、多個發(fā)達國家積極參與，開展高科技合作的新局面，特別是“嫦娥4 號”搭載了德國、瑞典、荷蘭、沙特等多個國家的科學儀器，實現了數據共享，聯合研究，取得了很好的國際影響。部分創(chuàng)新成果見圖12。

3）精神和理念是探月工程成功和發(fā)展的源泉。探月工程實施周期長，時間節(jié)點要求嚴。工程研制隊伍始終堅持國家利益高于一切，以確保任務成功作為自己的神圣使命，心懷夢想、攻堅克難、團結協(xié)作、勇于擔當。很多同志放棄國內外優(yōu)厚待遇的誘惑，積極投身到探月事業(yè)；有的同志多年奮戰(zhàn)在研制和試驗的一線，加班加點，長期處于“5+2”、“白+黑”的狀態(tài)，有的同志甚至倒在了工作崗位上；為了完成“嫦娥2 號”與小行星交會的測控任務，深空測控站建設隊伍在東北冒著零下近30℃的嚴寒進行施工，確保工程進度；發(fā)射隊伍秉持“顆顆螺釘連著航天事業(yè)，小小按鈕維系民族尊嚴”等理念，確?！傲愦翱凇睖蕰r發(fā)射。飛控隊伍本著“首次要有百倍的信心，百次堅持首次的標準”，確保精準測控。研制隊伍自始至終地保持“嚴慎細實”的工作作風，強化“如臨深淵、如履薄冰”的風險意識。正是這些擔當、奉獻、拼搏精神和嚴謹的理念意識，確保了工程的連續(xù)成功。

圖12 “嫦娥4號”中繼星任務搭載發(fā)射“龍江號”微衛(wèi)星上哈工大學生研制的微型相機拍攝的月地合影，“嫦娥4號”任務中國內首次研制的同位素電源、沙特相機拍攝的地月合影Fig.12 The Moon-Earth picture taken with the minicamera made by students come from HIT on LongJiang microsatellite，the first RTG made in China，the Moon-Earth picture taken with the camera made by Saudi Arabian

4 發(fā)展展望

當前，我國正處于由航天大國向航天強國邁進的關鍵時期，月球與深空探測是航天強國的重要標志和各國競相搶占的戰(zhàn)略制高點。我國月球探測雖然取得了舉世矚目的成就，但與基礎雄厚、規(guī)模龐大、技術先進的美國和俄羅斯相比，我們還有不小的差距。面對國際競爭態(tài)勢，我們應保持戰(zhàn)略定力，不跟風、不競賽，立足國情，按既定戰(zhàn)略規(guī)劃持續(xù)推進后續(xù)任務的實施，不斷創(chuàng)造新的中國高度。從月球環(huán)境、技術發(fā)展和經費規(guī)模綜合考慮，后續(xù)我國將重點發(fā)展無人月球科研站，適時開展載人登月活動。

月球南極古老的月坑可能存在水冰（見圖13），并蘊藏豐富的礦物資源，具有重要的探測價值，且有100多天連續(xù)光照等特點，已成為國際月球探測的熱點。因此，后續(xù)工程主要目標是實現以機器人為主要手段的月球南極科學探索研究和資源探測應用，形成復雜月面環(huán)境、長周期月球探測的能力，構建月球科研開發(fā)的基礎設施（見圖14）。

圖13月球南極可能的水冰分布示意圖Fig.13 The sketch map of water-ice distribution

圖14月球科研站基本型假想圖Fig.14 The imaginary Map of Lunar Research Station fundamental form

5 結束語

對未知世界的探索是人類發(fā)展的永恒動力，對浩瀚宇宙的探測是人類拓展生存空間的必由之路。當哥倫布從歐洲的港口起航，沒有人知道他會發(fā)現一塊新大陸；當萊特兄弟從自行車修理間制造出“飛行者1號”，沒有人知道蔚藍色的天空會迅速成為人類的活動疆域；600年前，我們擁有世界上最強大的船隊，但最終卻放棄了海洋，因此不能再失去太空。世界航天100年，中國航天發(fā)展60年，航天深刻地改變了人類的生產生活方式和對宇宙的認知，今天我們從月球起步，不可想象100年后又將會到達哪里，取得怎樣的輝煌成就！

探月與深空探測工程使命光榮、任務艱巨、充滿挑戰(zhàn)。我們將大力弘揚探月精神，堅定不移地走中國特色的太空探索之路，為人類和平利用太空、推動構建人類命運共同體貢獻更多中國智慧、中國力量！