中國首枚嫦娥1號月球探測衛星,於2007年10月24日晚間在西昌衛星發射中心(Xichang Satellite Launch Center)成功升空,揭開了中國探測月球的新里程,中國國家主席胡錦濤等官員都親臨觀看。

10月20日,中國繞月探測工程火箭系統總指揮岑拯確認,嫦娥1號衛星將在10月24日下午18:05發射升空,已完成發射前第3次總檢查,並且一切準備工作就緒。

10月22日,中國國家航天局(CNSA, China National Space Administration)發言人表示,如果系統確認一切運作正常,嫦娥1號可望於11月間發回首張月球照片。

嫦娥1號於10月24日晚間18:05:04由中國運載火箭技術研究院(CALT, China Academy of Launch Vehicle Technology)研製的長征3號甲型(CZ-3A)火箭搭載發射升空,隨後進入近地點(Perigee)為200km、遠地點(Apogee)為51000km、軌道傾角(Inclination Angle)約31∘的超同步轉移軌道(Super-Synchronous Transfer Orbit)上環繞地球飛行4〜6天。

中國空間技術研究院(CAST, Chinese Academy of Space Technology)負責研製的嫦娥1號,為六面立方體構型,兩側各有1面太陽能電池板(Solar Cell Panel),加上可展開的太陽能電池板,最大跨度可達18m,設計工作壽期約1年。

在經過3次推昇與加速之後,進入第2個飛行階段,以4天半時間飛往距離地球40萬公里的月球軌道,並在距離月球表面200km的軌道上展開為期1年的全方位月球探測任務。在到達目的地之前,嫦娥1號將沿途探測並收集4萬公里至40萬公里之間的地月空間環境數據。衛星和火箭分離,之後進入離地表205km的同步轉移軌道(GTO)。

嫦娥1號在地球軌道進行4次變換軌道,讓衛星不斷加速,10月31日進入地球和月球之間的轉移軌道。11月上旬,衛星到達月球重力圈後,將進行3次減速,並在離月面上空200km繞月飛行。

此次大陸探月計畫耗資14億人民幣(約台幣60億元),主要任務是拍攝3D立體月球地形圖、探測月球特殊元素分布、評估月壤厚度和氦三(Helium-3/3He,未來的重要能源)的儲量及瞭解地球與月球間的太空環境。

由於衛星發射升空後,並非垂直上升,而是與地面成一定傾度飛行,為防止火箭逐一分節脫離墜落或碎片掉落,發射中心於10月22日宣布衛星發射的疏散方案。要求在發射前2小時,在發射中心周圍2.5km內近2000名居民須全部撤離,而周圍2.5〜6km範圍的居民需疏散至安全空曠處,估計影響民眾達數萬人。

由於衛星的太陽能電池板、通訊天線以及測距雷達等3套系統要分別對準太陽、地球和月球,在距離遙遠的情況下如何確定衛星的運作軌道是一大難題。其次,以往地球接收衛星訊號的距離是數萬公里,現在達數十萬公里,中間的能量損耗是非常大,而且如何確保訊號的遠距傳輸也是一大難題。

當重達2350kg的嫦娥1號升空後,在繞月運作之前,首先實施環繞地球飛行時進行3次變換軌道。隨後,嫦娥1號須有很高的飛行速度,當達到地球的第一宇宙速度(7.9km/s),就能環繞地球飛行而不會因地球的重力朝大氣層墜落,此時衛星位在暫駐軌道(Parking Orbit)上。當加速到10km/h時,嫦娥1號進入了遠地點為38萬公里的大橢圓軌道,飛向月球。嫦娥1號的設計壽命只有一年,據中國媒體報導稱,有專家建議如果一切順利,當到達1年的設計壽命期限時,衛星若還有剩餘燃料,不排除嘗試提高速度,讓衛星直接撞擊月球表面。繞月軌道階段是極為關鍵的,而嫦娥1號在此之前以高速飛行,若不減速就很可能掠過月球,或撞毀在月球表面上。

此階段考驗著中國的航太技術,如何控制減速時間、減速速度以及調整軌道,讓嫦娥1號減速至月球的第一宇宙速度(1.7km/s),而被月球重力「捕獲」成為繞月衛星。這需要地面測控系統準確測量嫦娥1號的各項系統與運作參數,準確下達指令使減速火箭啟動、關閉等動作,唯有如此,才能確保嫦娥1號在高度200km的繞月圓形極軌道(Polar Orbit)上進入正常的運作狀態。

探月計畫的步驟是「繞、落、回」。目前正進行第一步「繞月探測工程」。繞月探測工程測控系統副總設計師周建亮表示,工程一期主要實現繞月飛行。第二期將於2007年到2012年進行,主要是發射軟登陸船和月球車,降落月球地表進行探測。第三期預計在2017年發射無人探測器進行採樣,並返回地球。最後,在2020年派人登上月球。

此外,嫦娥1號也將在離地球38萬公里以外的太空中,播放包含台灣歌謠《高山青》、鄧麗君演唱的《但願人長久》及羅大佑《東方之珠》在內的30首歌曲。

嫦娥1號的成功發射升空,使中國大陸成為繼美國、俄羅斯、日本之後第4個對月球展開全面探索的國家。借助冷戰時期美蘇兩國的軍事競爭,使得太空科技迅速提升。1969〜1972年,美國進行了6次登月計畫,之後就不再進行登月行動。35年後,中國大陸再度燃起登月的企圖,但其意義已不再只是單純的太空軍事競爭,由於地球能源的衰耗,探測月球能源,成為中國大陸「探月計畫」的重要目標,也促使其他太空俱樂部成員及日本、印度等後起之秀急起直追。

根據科學探測,月球共有100多種礦物,許多對地球而言是稀有物質。其中,氦三是最安全、最乾淨的能源。然而,地球的氦三儲存量只有十幾噸,只夠美國半年用電量所需。但美國威斯康新大學核熔合科技研究所估計,月球的氦三量超過百萬噸,足夠人類使用上千年,價值高達40億美金,這樣一來21世紀月球的能源爭奪將勢之所趨。
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