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关于月球的作文

关于月球的作文

关于月球的作文范文第1篇

探月方兴未艾

进入21世纪以来,由于越来越多的国家或组织深刻地认识到,探测月球对政治、经济和科技等许多方面都具有十分重要的意义,欧洲、日本、中国、印度和美国都先后成功发射了各自的月球探测卫星,并取得了大量科技成果,从而在全球掀起了探月热潮。

至今,人类总共发射了129个月球探测器,其中美国59个,苏联64个,日本2个,中国2个,欧洲1个,印度1个,成功率约为50%。成功率不高的原因主要是苏联和美国早期发射的月球探测器失败较多,而进入21世纪以后发射的月球探测器全部成功。21世纪的月球探测主要是把科学探索和经济利益相结合,以探测月球资源为主,为未来月球资源开发、利用打基础;探测月球的规模更宏大,将陆续发射采用最新技术成果的多种先进月球探测器,并将有越来越多的国家参与,而且有可能逐渐转变成以国际合作方式为主。

随着月球探测技术水平的不断提高,早期那种从月球近旁飞过或在其表面硬着陆,利用这个过程的短暂时间探测月球周围环境和拍摄地外星体照片的方式已不再采用了,而是增加了一些新的探月方式,从而使月球探测的广度和深度不断扩大。现在和可以预见的将来主要采用的探月方式有以下几种方式:以月球探测卫星的方式以较长时间全面获取月球信息;探测器在月球表面软着陆,以固定或漫游车的方式进行实地考察、拍摄探测和取样分析等;用载人或不载人探测器在月面软着陆后取得样品返回地球,在实验室对样品进行精细分析;进行撞击式探测,主要用于探测月球的内部结构和组成;发射飞镖式穿透探测器,未来的日本“月球”-A和英国“月光”探测器将是这类探测器的典型代表,它们将在进入月球轨道后向月面投放用于研究月震及其他亚地表现象的穿透器;在月球建立永久性载人基地,以开发和利用月球的资源包括能源和特殊环境,并为载人火星航行开道铺路。

总的来讲,人类的探月可分为探月、登月和驻月三大步――“探、登、驻”。目前,美国已经完成了前两个阶段,未来将以第三阶段为主,即建造可供人长期居住、工作的月球基地。苏联/俄罗斯走完了第一阶段,今后可开展载人登月。欧洲、日本、中国和印度等都处在第一阶段,以“探”为主攻方向,并按照绕月探测、落月探测、取样返回,即按“绕、落、回”分步实施,逐步积累知识和经验。由此可见,美俄是探月的第一集团,其中以美国最为先进。欧洲、日本、中国和印度是探月的第二集团,且都已完成绕月探测,所以纷纷开始瞄准下一个目标――落月探测,即研制包括月球车在内的月球着陆器。

“嫦娥”的“落”

我国的“嫦娥”工程规划为三期:一期工程为绕月探测,即发射1颗月球探测卫星对月球进行全球性普查;二期工程为落月探测,即发射月球着陆器,并携带月球巡视勘察器(俗称月球车),在着陆器落区附近进行就位精细探测,对月球进行区域性详查;三期工程为采样返回探测,即发射月球采样返回器,软着陆在月球表面特定区域,并进行分析采样,然后将月球样品带回地球,在地面实验室对样品进行详细研究、精准分析。“嫦娥”工程的每一步都是对前一步的深化,并为下一步奠定基础。

现在,“嫦娥”一期工程的目标已由2007年10月24日发射的“嫦娥”一号月球探测卫星全部实现,目前正在实施二期工程,核心任务是实现探测设备登上月球,进行科学探测。其全称叫“月面软着陆探测与自动巡视勘察”,即把月球探测器发射至月球表面软着陆进行探测,精细探测着陆区的土壤、岩石、环境、热流和月面的环境,进行高分辨率摄影和月岩的现场探测或采样分析,建设月基天文台,为月球基地的选址提供月面环境、地形、月岩的化学与物理性质等数据。

由于“嫦娥”工程二期需要攻克的关键技术多、技术跨度和实施难度大,为此经过反复论证决定,为了降低二期工程的风险,在发射我国首个月球着陆探测器“嫦娥”三号之前,先于2010年10月1日发射“嫦娥”二号月球探测卫星作为二期工程的技术先导星,即“开路先锋”。它用于试验验证“嫦娥”三号实现月面软着陆任务的部分关键技术,勘察预选着陆区,为“嫦娥”三号、四号月球着陆探测器(“嫦娥”四号为“嫦娥”三号的备份月球着陆探测器)实现月面软着陆积累经验,并在“嫦娥”一号任务的基础上深入开展月球科学探测,具有承前启后、继往开来的重要作用。

2013年前后,我国将发射首个月球着陆探测器――“嫦娥”三号。它由着陆器和巡视探测器(即月球车)组成,进行首次月球软着陆和自动巡视勘察,获取月球内部的物质成分并进行分析,将由一期工程的“表面探测”拓展到内部探测。其中着陆器定点守候,月球车在月球表面巡游90天,范围为5平方千米,并抓取月壤在车内进行分析,得到的数据直接传回地球。由于月面工作环境恶劣,昼夜温差高达300摄氏度,而且地形崎岖、地表松软,所以对月球车提出了较高的工作要求,它不仅要“耳聪目明、步伐矫健、心灵手巧”,还要能“忍饥挨饿”。

“嫦娥”三号的科学目标是:月表形貌与地质构造调查;月表物质成分和可利用资源调查;月球内部结构研究;日一地一月空间环境探测、月基光学天文观测。

据中国探月网介绍,为了实现这些科学目标,现已初步提出了有效载荷的配置需求。软着陆平台配置的有效载荷为:全色摄像/照相机、激光反射器、粒子激发x射线谱仪、红外光谱仪、低频射电探测仪、光学天文望远镜、极紫外相机、数据转发器,月震仪、研磨器、空间环境探测器、降落相机和机械臂等。月球车配置的有效载荷为:立体成像系统(与导航系统一起考虑)、测月雷达、粒子激发X射线谱仪、红外光谱仪、低频射电探测仪、数据转发器、质谱仪、多光谱显微镜、研磨器和机械臂等。

据有关媒体透露,“嫦娥”三号任务的特点是:选择与以往不同区域着陆;月面软着陆就位探测与月球车巡视勘察二者同时进行并有机结合,将获得比以前更有意义的探测成果;在国际上首次利用测月雷达实测月壤厚度(1~30米)和月壳岩石结构(1~3千米);首次利用数据转发器精确测定地月间距离,进行月球动力学研究;首次开展日地空间和太阳系外天体的月基甚低频射电干涉观测,进行太阳射电爆发与空间粒子流、日冕物质抛射行星低频噪声和太阳系外天体的甚低频观测研究;首次在月球上采用极紫外相机观测太阳活动和地磁扰动对地球空间等离子层极紫外辐射的影响,研究该等离子层在空间天气过程中的作用;首次进行月基光学天文观测,研究太阳系外行星系统、星震和活动星系核。

几项关键技术

关键技术一:在月球软着陆。软着陆是着陆器踏上另一个星球进行实地科学探测的第一步。目前,软着陆方式分为降落伞式、缓冲气垫式和火箭反推式三类。由于月球上没有大气,所以,从某种角度上讲,在月球表面着陆比在火星着陆还难。在那里不能用降落伞,也不能用气垫,因为在真空环境中,气垫会很快膨胀,所以在月球着陆只能采用火箭反推式,即靠着陆器底下的发动机的反推来实现减速。月球软着陆方式常采用先环月再着陆的飞行程序。着陆时主要分为探测器接近月面、软着陆发动机点火、着陆撞击直至稳定3个阶段。目前,“嫦娥”三号月球着陆器的悬停避障、缓速下降、分阶段软着陆等多项关键试验已经圆满完整,整套技术方案也得到了验证。

关键技术二:在月面巡视。月球表面自动巡视探测技术主要是通过月球车在月球表面自动行驶,利用车载有效载荷对月面进行全景和近景摄影,对月表的化学成分进行分析,并把所获取的信息传送回地面。据权威专家介绍,在“嫦娥”三号的众多探测仪器中有3台仪器将实现国际上首次科学探测。一台叫近紫外光学望远镜,它将率先用月基光学望远镜开展重要天体光变的长期连续监测和低银道带的巡天观测;另一台是可对地球周围的等离子体层产生的30.4纳米辐射进行全方位、长期观测研究的极紫外相机;第三台为测月雷达,它能直接探测30米深度内月壤层的结构与厚度和数百米深度内月壳浅层的结构。

关键技术三:月夜生存。由于月球没有大气层,月面温度环境极大地依赖于太阳光。如不采取温控措施,月球车在光照时温度可达130摄氏度,没有受到光照时温度可达零下160摄氏度,月夜的极限温度甚至可达零下180摄氏度。因此,月球车上的仪器必须能适应大温差的变化,并采取主动温控措施。比如,可将仪器设备的温度适应范围分工作温度和月夜存贮温度来设计,并尽量增强设备温度的适应范围;在月夜期间,进入最小工作模式,温控系统主要对重要设备(在月夜期间需要工作的设备)采取主动温控措施,在度过月夜后再唤醒仪器设备工作。

关键技术四:深空测控通信与遥操作。在着陆探测的过程中,通信保障的主要困难来自于巨大的距离扩散损耗、长时间的延迟及低覆盖率等问题,可采取提高星上测控通信设备的功率、提高天线增益和增加地面天线的尺寸等措施。时延和通信带宽给月球车的地面遥控带来了很大困难。由于月球车操作任务的复杂性和作业环境的不确定性,所以目前月球车还难以实现完全自主控制。就现在技术水平而言,月球车应主要运用遥操作和局部避障的方式工作,即大的巡视方向和移动目标由人工确定,局部的路径规划和运动控制(避障过程)由月球车自主完成。

结语

2018年前后,我国还将突破采样器、月地飞行技术和高精细月球样品分析技术等,发射“嫦娥”五号月球采样返回探测器,对月球进行精查。其核心任务是实现月球样品采集并自动返回地球,供科学家更深入地了解月球。

关于月球的作文范文第2篇

记者:我国探月工程分为几个阶段,嫦娥三号充当着什么角色?

欧阳自远:我国探月工程长远规划为三个阶段:无人探月阶段、载人登月阶段和在月球短期居住并开发利用阶段。无人探月阶段在十年前就已经规划完毕,包括绕月探测,落月探测和采样返回等任务。无人探月阶段的第一步是发射绕月极轨卫星,对月球进行全球性、整体性与综合性探测;第二步是落月探测,派着陆器与月球车软着陆月球并对某区域进行精准详细探测;第三步是月球探测器软着陆月面,铲取和打钻取样并带回月球岩石土壤样本返回地球,在地面开展系统深入研究。

嫦娥三号探测器所完成的任务属于无人探月第二步,实现中国的探测器在地外天体上首次着陆,主要解决软着陆的问题,并进行一系列科学探测与研究工作,同时也要为之后的嫦娥系列探月器的改进设计发现技术难点并开拓关键技术、攻关新思路。

记者:嫦娥二号现已离开月球轨道,飞离地球6500万千米。嫦娥二号为嫦娥三号做了哪些准备工作?

欧阳自远:嫦娥一号成功发射后经过了地球调相轨道、奔月轨道,最后被月球俘获,总计14天抵达月球,而嫦娥二号发射时改进了轨道设计与飞行控制技术,直接进入奔月轨道,仅用了四天半就被月球俘获并进入月球轨道。因此在嫦娥三号上我们可以直接套用嫦娥二号的飞行轨道。

嫦娥二号在距离月球表面100千米的高度,绘制了全月球7米分辨率影像图,实现了全月球影像的“无缝”镶嵌,全月球影像图做出纸质图版来要比足球场还大,是目前世界最高水平的全月球数字影像图。嫦娥二号月球卫星在近月点15千米高度对嫦娥三号着陆的虹湾地区拍摄1米分辨率的高清图像,提供降落区精确的地形地貌。

随后嫦娥二号奔向距离地球150万千米的拉格朗日2点(L2),监测太阳的活动,积累了大量太阳活动的探测数据。之后于2012年12月13日成功飞抵距地球约700万千米远的深空,以10.73千米/秒的相对速度,与国际编号4179的战神号小行星由远及近擦身而过,首次实现对小行星的飞越探测,最近距离870米,证明了中国测控技术的水平和能力。嫦娥二号发挥了承前启后、持续发展的先导作用,为嫦娥三号的成功实施奠定科学和技术基础。

落月

记者:我们在新闻上总能看到卫星“入轨成功”和“圆满成功”等描述说法,这些阶段性成功指的是什么?嫦娥三号到了什么时候才能称为任务圆满成功?

欧阳自远:火箭将卫星送入预定轨道,“星”“箭”成功分离,谓之“发射成功”。发射成功后,嫦娥一号和二号卫星使用携带的多个发动机,修正轨道飞向月球,当卫星被月球捕获,变成环绕月球飞行的卫星,再逐渐调整轨道与姿态进入绕月工作轨道,所有探测仪器和设备正常工作,并取得标志性科学探测成果,这时就可以宣布嫦娥一号及嫦娥二号取得圆满成功。

但是对于三号,做到这些还不够,嫦娥三号进入奔月轨道后,展开太阳能帆板,获得电源。在嫦娥三号被月球俘获后,进入100千米×100千米的极轨圆轨道,再调整轨道为15千米×100千米的椭圆轨道,然后在15千米高的近月点向着陆点逐渐降低高度,着陆器底部有一台7500N的发动机,反向推进器可减缓嫦娥三号的降落速度。当着陆器降到离月球表面100米高度时,推进器将控制着陆器悬停,让着陆器下面的照相机自动拍摄下方地形地貌,寻找合适的降落地点。由于在距离月表这么近的距离,我们从地球上无法观测着陆地点的具体情况,必须要靠嫦娥三号的着陆器自主判断,如果着陆地点不合适,它会自动平飞到其他合适的位置降落。着陆器(特指着陆器的质心位置)缓慢下降到距离月面4米高度时,为避免月球表面的尘土飞扬,会关闭着陆器下方的发动机,作初速度为零的自由落体运动。着陆器的4条支架安装有减震装置,当着陆器稳定插入月表的土层里,这时称为基本成功。美国一些“航天科学家”担心嫦娥三号着陆时的推进剂会对月球大气造成严重污染,甚至影响美国绕月卫星对月球表面进行观测。实际上月球表面积相当于四个中国版图,一台着陆器扬起的灰尘微乎其微,连玉兔自身都不会影响到,更不用说美国的绕月卫星了。

之后着陆器检查携带的各类设备,进入工作状态。着陆器给月球车充电,铺设月球车离开着陆器的舷梯,月球车解锁后进入工作状态,离开着陆器,实现两器分离。着陆器和月球车互拍国旗,当国旗照片传回地球,嫦娥三号的落月任务取得圆满成功。后期的任务仍然繁重,基地安排着陆器与月球车的科学探测日程,让着陆器与月球车开展探测工作,分别将探测数据传回地球,地面中心接收科学数据进行科学研究。

记者:着陆器与月球车会帮助科学家进行什么探测呢?

欧阳自远:嫦娥三号的着陆器和月球车都配备了很多科学仪器,这也是本次落月探测最具特色的一点:首次着陆器和巡视器联合工作。

关于月球的作文范文第3篇

从近几年的高考试题来看,对人造地球卫星和天体的运动考查频率很高,几乎成为每年高考的必考内容,由于航天技术、人造地球卫星属于现代科技发展的重要领域,有关人造卫星问题的考查频率会越来越高,加上载人航天的成功和中国的探月计划的实施,这些都是命题的热点内容,2008年估计也要以此为背景进行命题。

关键词:天体运动 人造地球卫星 探月

有些学生在解决天体运动问题时,往往思路混乱,不知从何下手。其实,解决天体问题只要抓住三个知识点:1、天体做匀速圆周运动,万有引力提供向心力。2、熟练运用圆周运动的公式。3、分清重力与万有引力的关系,解题过程中再注意一些技巧,处理起来就会得心应手。下面以两道例题为例:

例1 某课外小组经长期观测,发现靠近某行星周围有众多卫星,且相对均匀地分布于行星周围,假设所有卫星绕该行星的运动都是匀速圆周运动,通过天文观测,测得离行星最近的一颗卫星的运动半径为R ,周期为T,已知万有引力常数为G。

(1)求行星的质量;

(2)若行星的半径为R,求行星的第一宇宙速度;

例2 2007年10月24日18时5分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号甲运载火箭将嫦娥一号卫星成功送入太空。嫦娥一号首先绕地球沿三个逐渐变大的椭圆轨道飞行(调相轨道),最早划出的,是一个近地点200公里、远地点51000公里、周期为16小时的环地球椭圆。随后,在近地点,嫦娥一号发动机再次点火,轨道周期被调整为24小时。接着在近地点时,将作出第二次大的变轨,将轨道周期增加到48小时,使远地点高度达到约13.7万公里。在10月31日经充分测试仪器、调整姿态后,开始真正的奔月之旅,进入地月转移轨道,最终抵达月球上空的环月轨道。轨道高度为200公里,轨道平面经过月球的两极(极月轨道)。“嫦娥一号”的任务之一是获取整个月球表面的立体影像。已知月球绕地球公转周期为27.3天,月球始终以同一面朝向地球,月球半径为1800公里,月球质量

(1)月球的自转周期;

(2)卫星在环月轨道上运动的周期(保留两位有效数字);

(3)欲完成月球表面立体影像的勘测任务,至少要绕月球多少圈;

(4)卫星的成像系统至少应覆盖月球表面多宽的区域。

解析:为计算方便,该题将月球半径1720公里近似作为1800公里。

(1)因为月球始终以同一面朝向地球,所以月球公转一周同时也自转了一周。

(2)卫星在环月轨道上做圆周运动,万有引力充当向心力,设周期T。

(3)(此小题类似于地球的极地卫星)

卫星在月球的赤道上方拍摄,绕月球一圈只能拍摄一次。

实际运行时,可使设定的高度变大,使一次覆盖的宽度80公里,一半部分重叠,使图像清晰。

总之,解决天体问题时需要把握解题的基本依据,迅速找到问题的切口,并注意思维的严密性和开放性,提高解题的正确率。

关于月球的作文范文第4篇

限制性三体问题是三体问题的一种退化形式,即其中1个天体的质量太小以至于可以忽略(称为小天体),另2个质量不可忽略的天体(称为主天体,其中质量较大的称为第一主天体,较小的称为第二主天体)在相互引力作用下作圆锥曲线运动,小天体在2个主天体引力影响下运动。当2个主天体的轨道为圆轨道时,称为圆型限制性三体问题。通常在随2个主天体共同绕转的坐标系(称为质心会合坐标系)下研究小天体的运动,如图1所示,P1和P2代表2个主天体,中心C代表2个主天体质心。采用如下的质量量纲[M]、长度量纲[L]和时间量纲[T]运动方程(2)存在5个动力学平衡点,即图1中的L1~L5。它们都在2个主天体的运动平面内,称为平动点,相应几何位置如图1所示。在地月系中,位于2个主天体的连线中间的点即为本文研究对象LL1点。共线平动点(如LL1点)附近的运动是不稳定的,但其附近存在条件稳定轨道,并且存在与之相联系的稳定(不稳定)流形轨道。LL1点的稳定流形轨道的初始状态量Xs,可以通过对LL1点的状态量X0施加沿其雅可比矩阵稳定特征矢量Vs方向的小扰动d得到,即初始状态Xs为[8]图2给出了LL1点对应的环绕月球5圈的稳定流形轨道,图中小圆点代表月球位置。坐标轴单位adim表示以式(1)给出的无量纲长度[L]为单位,下同。对应的近月点高度和飞行时间列于表1。由表1可以看出,由于LL1点能量较低,在较短时间内,其对应的稳定流形轨道无法到达距月球很近的位置,因而不利于设计利用月球借力的转移轨道。

2利用月球借力的轨道设计

利用月球借力,设计采用三脉冲变轨,由地球停泊轨道(轨道高度定为200km)转移到LL1点的轨道。整个转移过程可以描述为:1)探测器通过1次停泊轨道加速,进入地月转移轨道;2)在到达近月点时进行轨道机动,由此探测器进入LL1点的流形轨道;3)在绕飞月球一定圈数后,探测器在LL1点附近进行最后一次机动,抵达LL1点。可见,整个转移过程分为地月转移轨道段和月球—LL1流形段。根据第1节的结论,在月球—LL1流形段,采用了拟流形[9](pseudo-manifold)轨道来取代LL1点的稳定流形轨道,以实现月球借力。2.1地月转移轨道段地月转移轨道段依然采用传统的霍曼转移方式,轨道设计是在会合坐标系下进行的。探测器首先由200km高度的停泊轨道,在相位角为θe处作切向变轨,进入转移轨道。到达近月点处,探测器近月点高度为hm,相位角为θm(角度定义见图3)。通过改变转移飞行时间,得到不同的地月转移轨道,并获得相应的近月点高度和近月点相位角间的关系,如图4所示。可见,当近月点高度限定为100km2.2月球—LL1流形段这一段轨道设计,采用了LL1点的拟流形轨道。拟流形轨道与不变流形轨道的不同在于:1)拟流形的扰动只施加于LL1点状态量的速度部分;2)对拟流形而言,所施加的扰动可以很大,更准确来说是轨道机动。同LL1点的稳定流形一样,需要逆向积分初始状态量Xp,以获得拟流形轨道Xp=Xs+ΔV其中ΔV=(0,0,vcosφ,vsinφ)T为速度扰动,v和φ∈(0,360°)分别是扰动大小和方向。将速度大小限定为100~200m/s,可以保证拟流形轨道既在较短时间内到达月球附近,又基本不逃离出月球影响球。通过改变扰动速度的大小和方向,研究不同的拟流形轨道在绕月球一定圈数后的近月点高度和相位角间的关系,如图5所示。从图中可以得出,拟流形轨道在绕月球第1圈或第2圈后,其近月点相位角均小于150°,而第3圈和第4圈,近月点相位角为150°~250°。图中相位角为0°或360°的情形对应于拟流形轨道逃逸出月球影响球后又折返回来,在轨道设计过程中未予考虑。2.3轨道设计结果由2.1节和2.2节的分析结果,若使2段轨道在近月点处进行拼接,只有拟流形轨道绕月球3圈或4圈的情形符合近月点相位角要求。所以,设计方法是从近月点的高度—相位角关系图中找到2段轨道相交的点,并计算相应2条轨道的能量差,即为拼接所需的轨道机动速度,从而获得1条完整的地球至LL1点的间接转移轨道。下面将近月点高度定为100km,分别给出对应于拟流形轨道绕月球3圈(情形1)和4圈(情形2)的轨道设计结果。2.3.1拟流形轨道绕月球3圈情形(情形1)近月点高度—相位角关系如图6所示,其中标有LL1点施加速度脉冲大小的实线代表对应的月球—LL1转移段,标有转移时间的虚线代表对应的地月转移轨道段。图中只给出了几条轨道作为示意,实际上2段轨道交点的数目是无穷多的。得到的较好的轨道设计结果见表2,对应的轨道如图7所示。转移轨道消耗能量为3480.3m/s,转移时间为21.6d。表2中,第4列分别给出近地点、近月点的相位角和LL1点附近速度扰动的方向角,第5列分别给出了地月转移轨道段和月球—LL1流形段的转移时间以及总的转移时间,表3同。2.3.2拟流形轨道绕月球4圈情形(情形2)近月点高度—相位角关系如图8所示,图例中标有LL1点施加速度脉冲大小的代表对应的月球—LL1转移段,标有转移时间的代表对应的地月转移轨道段。图中只给出了几条轨道作为示意,实际上2段轨道交点的数目是无穷多的。得到的比较好的轨道设计结果见表3,对应的轨道如图9所示。转移轨道消耗能量为3440.1m/s,转移时间为23.1d。

3讨论

利用近月点轨道拼接的方法,分别获得了拟流形轨道绕月球3圈和4圈的地球—LL1点转移轨道,设计结果与文献中的设计结果的比较见表4。由表4可以看出,虽然设计方法与Li和Zheng(2010)[5]有所不同,但设计结果与其设计得到的2条轨道(表4中以“/”区别)基本一致。与直接转移轨道相比,间接转移轨道要节省能量;与低能WSB轨道相比,间接转移轨道虽耗能较多,但所需转移时间较少。因此,本文设计给出的间接转移轨道,对于转移时间约束宽松、能量消耗约束严格的任务来说,是较好的轨道设计备选。以上仅仅给出了几个比较好的轨道设计结果,并未对设计结果进行优化。以后的工作可以考虑在真实力模型下,对轨道设计结果进行优化,同时将所设计的转移轨道的目标轨道扩展为LL1点李雅普诺夫(Lyapnov)轨道、halo轨道等。

4结论

关于月球的作文范文第5篇

近日,科学期刊《自然》刊登了月球起源的新观点,文中指出远古时期地球存在两个月亮,它们发生了低速撞击,最终形成了现在看到的月球。这一观点解释了为什么月球正反两面地貌、矿物分布的明显不同,这个观点是由美国加州大学艾瑞克・阿斯帕(Erik Asphaug)和瑞士伯恩大学马丁・彻奇希(Martin・ Jutzi)共同提出的,艾瑞克接受了本刊记者的专访。

“如苹果派砸向人脸慢慢化开”

关于月球的起源,很多学者认同“撞击说”,即地球早期受到一个火星大小的天体撞击,撞击碎片散落在太空中,最终形成了月球。而最新的观点认为当时的撞击产生了一大一小两个月球,它们的体积比是3:1,质量比则为25:1。它们一起围绕地球旋转,却在45亿年前发生了“追尾”事件,融合成现在看到的月球。

为了解“追尾”事件的细节,记者与提出此观点的艾瑞克取得了联系。艾瑞克介绍,这“一大一小、一老一少”两个月亮在同一轨道运行了数千万年,由于小月亮处于拉格朗日点(受两大物体引力作用下,能使小月亮稳定运行),两个月亮一直“相安无事”。可是当大月亮的轨道离地球足够远,不稳定状态产生,最终导致小月亮撞上大月亮,并融合到大月亮里。

通过计算机数据模拟,艾瑞克认为两个月亮相互靠近的速度约为8000千米/时,这对于天体撞击是个很慢的速度,产生的热量不足以使岩石融化,而是“如苹果派砸向人脸慢慢化开”。其结果是小月亮消失了,而大月亮体积增加了3%,终于形成了今天人们看到的“畸形月亮”。

为什么说月亮是“畸形”的呢?因为月球表面极不对称:近地端地势平坦,且富含磷、稀土等元素;而远地端高原山峦密布,据测量,远地端海拔高出平均水平1900米。

艾瑞克认为这正是由于两个月亮相撞产生的:当时小月亮撞上大月亮的背面,大部分的物质留在其表面上,这些物质就构成了今天月球背面的高地。同时撞击还压扁了位于月球表面之下的地层,将大量的钾、磷和稀土等元素推向了月球的正面,所以今天的月球矿产分布才如此不平均。

“双月”理论需实地证实

“双月”理论一经提出,引来很多关注,除了认为这是一个新颖的改良版月球形成说之外,也有质疑之声。网上就有天好者表示怀疑,认为月球不是气态或液态的星球,而是一个内部不存在液态岩浆活动的死亡星球,其实就是一块圆圆的固态大石头,这样的两块大石头相撞,不论冲击力大还是小,都不可能恰到好处地合并成一个圆圆的完整的新月亮。

对此,中科院国家天文台研究员王俊杰表示,现阶段对这个观点既无法证实,也无法证伪。天文学理论可以是假设、假想,但是要证实还要靠实地观测结果。这个新理论的提出,为将来探月工作提供了一个目标,为了证实这个理论,可能专门设计某种仪器,来检测其真实性,比如月球是否真发生过剧烈撞击。

如果真的发生过“双月相撞”,在月球内部应该存在撞击痕迹,这是验证其相撞真实性的关键。王俊杰举了一个例子,以前一直没有小行星撞击地球致使恐龙灭绝的证据,直到在墨西哥找到了巨大的陨石坑,通过科学验证,证实撞击发生在6000~7000万年前,而恐龙正是在6500万年前灭绝,一定程度上证实了恐龙灭绝的原因。而“双月”理论要得到证实也需找到类似的证据,比如预测在月球某处有何种特征,再通过探月计划去验证。

作为这一理论的提出者,艾瑞克认为实地验证也很关键,他告诉记者,美国宇航局(NASA)将在9月8日开始新的探月计划,届时会有两个航天器加入月球研究,分析月壳结构并带回月球远端的样本,这些都将为今后验证“双月”理论提供帮助。

月影重重,可否再现

作为离地球最近的星体,月球一直备受科学家和天好者的关注,也曾产生过“两个月亮”的设想。在村上春树的小说《1Q84》中就有“一旦踏入虚拟世界,天上会出现两个月亮”的情节。而网上更是多次流传“某日,火星离地球很近,将会呈现最明亮的样子,用肉眼来看,它会像月亮那么大,如同天上有两个月亮一样”这样的传闻。不过实际上两个月亮的奇观并未如期来临。

为此,天文学家曾多次辟谣,表示地球处于太阳与火星之间时,火星离地球比较近,也是最亮的,但是看起来仍与月亮相差甚远,就像是月亮旁边的小黑点,因此不可能出现“两个月亮”的视觉效果。

既然远古可能存在的小月亮早已消失,“火星伴月”的传闻也属子虚乌有,那么在未来是否会出现两个月亮的景观呢?