嫦娥奔月:新一輪太空競賽


  • 發布日期:2020/12/25

嫦娥奔月:新一輪太空競賽
國防戰略與資源所 周越 駐研學官
關鍵字:嫦娥、探月工程、AI人工智慧

20201124日中國探月工程「嫦娥五號」探測器,自海南文昌航天發射場,以搭載於長征五號運載火箭發射,順利登陸月球「風暴洋平原」(Oceanus Procellarum)並進行月表探鑽任務後,於1217日凌晨攜帶土壤樣本返回地球。中國國家航天局(CNSA)表示,「嫦娥5號」任務為中國太空史上,首次成空執行地外樣品蒐集,同時也代表1976年以來,人類再次獲得月球土壤與岩石標本,而中方後續還將陸續實施嫦娥六號、七號、八號等任務。[1]

中國太空探測技術達成階段性成就

中國國家航天局探月與航天工程中心副主任、嫦娥五號任務新聞發言人裴照宇表示,嫦娥五號任務有望創造5個「中國首次」:[2]
(一)首次地外天體的土壤採樣與封裝。
(二)首次從地外天體起飛。
(三)首次在月球軌道進行無人對接。
(四)首次攜帶樣品以第二宇宙速度再進入地球。[3]
(五)首次對於地外天體樣品的存儲、分析和研究。
此次探月任務,也是繼美蘇之後第3個採集月球土壤的國家,對於中國透過太空技術宣揚科技民族主義,有政治宣傳之意涵。

中國探月工程完成第一階段發展程序

中國探月工程的三個階段被稱為「大三步」,依序為「探」、「登」、「駐」,分指「無人『探』月」、「載人『登』月」、「長久『駐』月」。第一階段的「探」,又可細分為「繞」、「落」、「回」三個階段,又稱「小三步」,而嫦娥五號即為其最後一步「回」。[4]
中國探月工程首任首席科學家歐陽自遠表示嫦娥五號的核心技術共有12個部分:「運載發射、地月轉移、近月制動、環月飛行、月面下降、月面採樣、月面上升、交會對接、環月等待、月地轉移、軌道分離、再入回收」。這其中的關鍵技術就是人工智慧(AI),以月球表面的軟著陸來說,探測器圖像單程傳回地球就需要1.3秒鐘,時間遲滯使得科學家難以透過遠端操控來進行精密的即時決策。沒有AI應用,探測器無法實際上找到最佳著陸點。[5]
階段 時間 任務名稱 完成目標
2007 嫦娥一號 中國首顆繞月人造衛星,目的是獲取月球表面的3D立體影像、分析月球表面有用元素含量與分布特點
2010 嫦娥二號 第二顆探月衛星,也是為了觀測次期嫦娥三號落月著陸地點的先導衛星
2013 嫦娥三號
玉兔號
軟著陸成功,並成功釋放攜帶的玉兔一號月球車巡視器
2018 「鵲橋」
中繼衛星
為次期「嫦娥四號」的中繼通信衛星,成功入軌地月之間的拉格朗日點L2[6]
2018 嫦娥四號
玉兔號
首次執行月球背面著陸任務,並釋放玉兔二號月球車巡視器
2020 嫦娥五號 預定採樣返「回」的第一顆探月衛星
後續工程 2023

2024
嫦娥六號 預定月球南極採樣
嫦娥七號 月球南極探測
2027
(預定)
嫦娥八號 月球科研基地構建驗證
資料來源:周越整理自〈探月“嫦娥”繼續飛 六號七號八號的任務來啦!〉,《新華網》,2019115日,http://www.xinhuanet.com/tech/2019-01/15/c_1123989721.htm;范賢娟,〈中國大陸嫦娥工程〉,《天文館期刊》,20197月,https://bit.ly/2LTc2gc

登月競賽焦點:新能源

「嫦娥五號」登月,除了使中國更接近實現月球採礦和建設月球基地外,也是中國企圖主導太空規則所跨出的一小步。歐洲太空總署觀察到了中國正系統性、有步驟地增加太空能力,美國對其太空主導權可能遭受的挑戰也有所警惕,而印度則埋怨「嫦娥五號」搶佔了其「月球飛船3號探測器」(Chandrayaan-3)的發射先機。[7]
實際上,在「嫦娥五號」發射之前,美國對於新一輪的太空競賽已經展開行動。201712月,美國總統川普簽署了《第一號太空政策令》(Space Policy Directive 1),宣示載人重返月球和前往火星,至20209月強調衛星資安的《第五號太空政策令》(Space Policy Directive 5)為止,川普政府已為美國大舉重返太空畫好藍圖,美國太空軍(United States Space Force)更是於201912月即成立。[8]
曾經是太空強國之一的俄羅斯也宣布加入競賽;繼1976年蘇聯發射最後一艘月球登陸器「月球-24」號後,俄羅斯聯邦太空總署(Roscosmos)計劃在2021年將「月球-25」號探測器送上月球。[9]
這一波登月競賽還有另一個焦點,即月球礦藏,尤其是含量豐富的氦-3,號稱是可用來發展核融合技術,而核融合所釋放的能量巨大,被視為未來開發新能源之契機。總之,未來的太空競賽,將從誰能在「利用太空資源」、「應用太空技術」、「主導國際太空法規」這三個方面拔得頭籌開始。

[1] 喬納森·阿莫斯(Jonathan Amos),〈嫦娥五號:中國開啟首次月球採樣返回之旅〉,《BBC中文網》,20201124日,https://www.bbc.com/zhongwen/trad/science-55055565;江飛宇,〈嫦娥5號登月成功 將採集月球土壤再返回〉,《中國時報》,2020122日,https://bit.ly/34TWrE3
[2]〈這次有望創造5個「中國首次」!〉,《新浪新聞網》,20201124日,https://news.sina.com.tw/article/20201124/36958832.html
[3] 第二宇宙速度也稱「逃逸速度」或是「脫離速度」,是物體必須旅行以擺脫行星或月球的引力進入軌道的速度。例如,離開地球表面的航太器需要以大約11公里/秒或40,000公里/小時的速度進入太空軌道。詳細說明可參考《美國太空總署》,2009410日,https://www.nasa.gov/audience/foreducators/k-4/features/F_Escape_Velocity.html
[4] 〈中國嫦娥工程的大三步小三步〉,《中國新聞網》,2013121日,http://www.chinanews.com/mil/2013/12-01/5565595.shtml;中國探月與深空探測網,〈中國探月三部曲〉,20201222日檢閱,https://bit.ly/3ro5ypS
[5] 張佳星,〈歐陽自遠:AI將助力嫦娥五號鏟取月壤〉,《人民網》,201978日,http://scitech.people.com.cn/BIG5/n1/2019/0708/c1007-31219516.html
[6] 拉格朗日點為三體問題當中,地月系統能夠放入第三天體的特殊特殊位置,處於月球外側遠離地球的平動點,以便與地球、月球相對保持靜止狀態。
[7] 江流,〈「嫦娥五號」登月背後的新一輪「太空圈地」〉,《香港01》,2020128日,https://bit.ly/34FbAJ3
[8] Jen Rae Wang, “New Space Policy Directive Calls for Human Expansion Across Solar System,” NASA, December 12, 2017, https://www.nasa.gov/press-release/new-space-policy-directive-calls-for-human-expansion-across-solar-system; The White House, “Memorandum on Space Policy Directive-5—Cybersecurity Principles for Space Systems,” September 4, 2020, https://bit.ly/38svN5X.
[9] Leonard David, “Russia gearing up to launch moon mission in 2021,” Space Insider, August 7, 2020, https://www.space.com/russia-moon-mission-luna-25.html.