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他的名字“刻”在月球背面

2024-05-26 09:16:00 来源:环球人物网-环球人物微信 作者:焦维新
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卡门陨石坑内有多种中国元素。

前段时间,“中国人登月”有了新消息:我国第四批航天员选拔即将完成。他们入队后将和现役航天员一起,实施空间站后续任务,并实现中国人登陆月球。

或许很多人不知道,月球背面的艾特肯盆地有一个陨石坑,叫卡门陨石坑,是以美国著名航空航天专家冯·卡门的名字命名的。

为什么以他的名字来命名?为什么又说这个陨石坑内有多种中国元素?

为了弄清这两个问题,我们首先介绍一下卡门。

卡门1881年出生于匈牙利布达佩斯,1963年卒于德国亚琛,是一位在航空航天领域有开创性贡献的美国研究工程师。

他27岁时获得博士学位,49岁受邀担任美国加州理工学院古根海姆航空实验室的主任。

两年后,他又成为美国航空科学研究所的创始人,对流体力学、湍流理论、超音速飞行、工程数学、飞机结构和土壤风蚀等研究作出了重要贡献。

·冯·卡门。(资料图)

1940 年,卡门首次证明设计稳定、长寿命的固体推进剂火箭发动机是有可能设计出来的。此后不久,著名的喷气辅助起飞火箭的原型就建成了。这成为当今远程导弹所使用的火箭发动机的原型。

次年,卡门参与创立了美国第一家液体和固体推进剂火箭发动机制造公司。几年后,他开始负责美国第一个政府远程导弹和太空探索研究计划,并担任喷气推进实验室的第一任主任。

美国第一架使用固体和液体推进剂火箭辅助起飞的飞机、仅使用火箭推进剂的飞机、用于自燃的液体推进剂……这些重大成功背后,都离不开卡门的贡献。

后来,在他的助力下,美国建成了阿波罗飞船的指挥舱和月球游览舱。1963 年,美国总统肯尼迪向他颁发了第一枚国家科学奖章。我国杰出的科学家钱学森是他最著名的弟子之一。

在卡门的一生中,加州理工学院、美国空军阿诺德工程开发中心和比利时圣杰内修斯罗德北约流体动力学研究所的实验室均以他的名字命名。

还有一件有很大影响的事,根据他的研究成果,人们把距离地球表面100公里处定义为航空与航天的分界线,称为“卡门线”。

“卡门线”是基于物理现实的,粗略地标记了传统飞机无法再有效飞行的高度。任何在“卡门线”以上飞行的物体都需要一个不依赖于地球大气层产生的升力的推进系统——那么高的地方,空气太稀薄了。换句话说,“卡门线”是控制飞行器飞行能力的物理定律发生变化的地方。

当前,国际上有一些公司在开展亚轨道太空旅行。飞行器是否进入了太空的标准,就是看是否飞过了“卡门线”。

从上面介绍的内容可以看出,卡门在航空航天领域确实作出了重要贡献。难怪在1970年,月球上的一个陨石坑被命名为卡门陨石坑。

那么,卡门陨石坑是一个什么样的陨石坑呢?

卡门陨石坑位于月球南极—艾特肯盆地西北部,是整个太阳系中最古老的撞击坑,年龄大约为36亿年,其保存了原始月壳的岩石,并可能含有水,具有极高科学研究价值。

经过数十亿年,卡门陨石坑形成了较为平坦的中心平原,直径186公里,深度3公里。着陆区内风化层厚度最高可达到7.5米,最薄的地方大约为2.5米。

卡门陨石坑被认为是未来载人着陆的一个有价值的目标。这个陨石坑是什么时候形成的?那些火山构造是什么?这些都是令人关注的问题。

再来讲讲为什么卡门陨石坑有重要的中国元素。主要理由有两方面,一是中国的嫦娥四号在卡门陨石坑进行了着陆探测,二是着陆点附近的一些特征结构是中国命名的。

2018年12月8日,中国发射了嫦娥四号探测器,并于2019年1月3日成功在卡门陨石坑着陆。由于着陆器在月球背面,月球阻碍了与地球的直接无线电联系,因此使用中继卫星进行通信。

着陆器的净质量为1200公斤,携带了月球车和实验装置,包括低频无线电光谱仪、登陆相机、地形相机等,开展了月表中子与辐射剂量测定实验和生物实验。目前,嫦娥四号仍在正常工作。

最近发射的鹊桥二号中继星作为探月工程四期后续任务的关键一环,将架设地月新“鹊桥”,除了为即将发射的嫦娥六号任务提供地月间中继通信外,也将为嫦娥四号提供这项任务,因为鹊桥一号卫星使用时间太长了。

2019年2月15日,在中国国家航天局、中国科学院和国际天文学联合会举行的联合新闻发布会上,中国科学家宣布,嫦娥四号月球探测器在月球背面的着陆点被命名为“天河站”。

“天河”这个名字来源于中国对银河的称呼,在民间故事中,牛郎织女隔着“天河”相望。同时,天河在中文中又有“开创天之先河”之意,与嫦娥四号实现世界首次月背软着陆及巡视勘察的历史地位相符。

着陆点周围呈三角形排列的三个环形坑,则分别被命名为织女、河鼓和天津——它们是我国古代天文星图“三垣四象二十八宿”中的星官,其中织女和河鼓属于二十八宿的牛宿,天津属于二十八宿的女宿。着陆点所在卡门陨石坑内的中央峰被命名为泰山。

·卡门陨石坑内的中国元素。

这些都是由我们中国人在月球上提出的属于中国自己的命名,特别有意义,是我国月球探测工程科学数据成果在月球地理实体命名上的一次重要应用。

冯·卡门这个名字,早已和人类的航天事业密不可分。而在他去世半个多世纪后,因为中国的探月工程,他的名字又再次进入到国人关注的视线中——遥望夜空,月球离我们并不遥远。

(作者系北京大学地球与空间科学学院教授、中国科普作家协会会员。)

总监制: 张   勉

编    审:苏   睿

编    辑:许   晔

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责任编辑:李佩蔺
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