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天文学新概论_Chap.4 前 言 人类永恒的飞天梦想 1957年 第一颗人造卫星上天 从东方红一号到神舟载人航天 1970年4月24日21时35分,东方红一号卫星在甘肃酒泉发射成功,开创了中国航天史新纪元。 探 访 月 亮 女 神 月球概况 月球俗称月亮，也称太阴，是地球唯一的天然卫星。月球距地球的平均距离约为38万4千公里。月球的年龄大约也是46亿年，她与地球形影相随，关系密切。月球也有壳、幔、核等分层结构。月球直径约3476公里，是地球的3/11；体积只有地球的1/49，质量约7350亿亿吨，相当于地球质量的1/81，月面的重力差不多相当于地球重力的1/6。 月球几乎没有大气，温度＋1270C 至 －1830C 月球的位相（月相）变化 月球上面有阴暗的部分与明亮的区域。早期的天文学家在观察月球时，以为发暗的地区都有海水覆盖，因此把它们称为“海”或“洋”。著名的有云海、湿海、静海等，面积最大的是“风暴洋”。而明亮的部分则是山脉，那里层峦叠嶂，山脉纵横，到处都是星罗棋布的环形山。位于南极附近的贝利环形山直径295公里，可以把整个海南岛装进去。最深的山是牛顿环形山，深达8788米。除了环形山，月面上也有普通的山脉：高山和深谷叠现，别有一番风光。 月球是地球的天然卫星，是离地球最近的自然天体，是人类飞出地球、开展深空探测的首选目标 第一张 月背照片1959年 前苏联 月球（Luna）3号 阿波罗飞船 拍摄的地球 整个Apollo计划耗资400亿美元 除军事、政治、科研价值外，带动液体火箭、远程控制、微波雷达、合成材料等尖端技术的发展，使相关产业获利，至2000年已达2000亿美元。“投入1美元，获利5美元”，有极大的经济效益。 人类的月球探测结果表明： 月球是一个古老、寂静、已完全凝固的星球。内部能源完全枯竭，磁场消失，早在30亿年前即停止了一切表面活动。是一个处于高真空状态、只有弱引力场的高度洁净的天体。月球表面无生命存在或曾经存在的迹象。 重返月球！ 1989年7月20日美国总统老布什宣布了重返月球的设想：“我作出长期的承诺：第一，在即将到来的10年里，在90年代里我们努力的目标是自由号太空船，这是我们太空努力中关键的一步；然后，在新的世纪，我们要重返月球，重返未来，而且这一次要呆下去。” 2004年2月，美国总统乔治·沃克·布什提出于2020年前派人重新登月。 　　21世纪初，继载人航天工程的一举成功，中国航天事业迈向又一个里程碑——“嫦娥”探月工程。　2004年2月13日，国防科学工业委员会秘书长兼国家航天局副局长孙来燕向世人公布，中国月球探测计划已经进入实施阶段：3年内，一颗属于中国的卫星将开始绕月飞行；6年内，中国的月球车将在月面上软着陆，展开巡视探测；2020年之前，中国研制的机器人将把月壤样品采回地球。 第一期绕月工程的目标 月面上空 200km（100km）绕极飞行，每127分钟绕月球一圈获得全月面的3维影像图； 分析铀、钍、锝、钛、铬、铁、铝、镁等14种矿产资源的分布和含量； 测量月壤厚度，估算氦3资源的储量； 考察距地面4万-40万km的地-月空间环境； 为第二期工程软着陆选择着陆点。 2007年10月24日18时05分，长征三号甲运载火箭搭载“嫦娥一号”探月卫星直冲云霄，奔向遥远的月球，成功地进入环绕地球的预定轨道。嫦娥一号是我国自主研制的第一颗月球探测卫星，它的发射成功，标志着我国实施绕月探测工程迈出重要一步。 任务2----探查月球表面的物质成分 　　由于各种物质受激发发出的X/γ射线不同，嫦娥一号卫星通过X/γ射线谱仪，分析月球表面的矿物组成和岩石类型，评估其铁、钛等14钟元素含量和物质类型分布特点，初步了解月球的构成和资源。 月球岩石和土壤中有用资源的 开发利用前景与实施方案 钛铁矿与氢的反应： FeTiO3 + H2 → Fe + TiO2 + H2O 将是月球基地获取水资源的重要途径（ 1吨钛铁矿与氢反应可形成118公斤水）。 月壤中富含各种气体，当月壤加热到700℃，可以释放出全部气体。据计算，从月壤中提取1吨3He，从中还可以获得约6300吨的氢气、700吨氮气和1600吨碳(CO和CO2)。 这些气体对维持永久性月球基地是十分必要的。 任务3---测量月壤厚度 　　 由于月球几乎没有大气，太阳风粒子如：氩、氖和氦3等直接注入月壤中。嫦娥一号卫星通过微波探测月壤的厚度，可以估算这些物质的含量。 月壤中的 3He 月壤中80%以上的3He