嫦娥四號探測器開啟月球探測新旅程

國防科工局、國家航天局消息，12月8日2時23分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射嫦娥四號探測器，開啟了月球探測的新旅程。

嫦娥四號將經(jīng)歷地月轉(zhuǎn)移、近月制動、環(huán)月飛行，最終實(shí)現(xiàn)人類首次月球背面軟著陸，開展月球背面就位探測及巡視探測，并通過已在使命軌道運(yùn)行的“鵲橋”中繼星，實(shí)現(xiàn)月球背面與地球之間的中繼通信。

記者從該探測器抓總研制單位中國航天科技集團(tuán)五院了解到，嫦娥四號與嫦娥三號是一對“雙胞胎”，當(dāng)“三姐”圓滿完成任務(wù)后，原本作為替補(bǔ)的“四妹”被賦予了新的擔(dān)當(dāng)，將成為在月球背面軟著陸和巡視勘察的先鋒。

為了應(yīng)對全新任務(wù)帶來的新問題、新挑戰(zhàn)，五院科研團(tuán)隊(duì)對嫦娥四號進(jìn)行了精心設(shè)計與研制改進(jìn)。因此，“四妹”雖然與“三姐”外貌一樣，其實(shí)已經(jīng)脫胎換骨。歸結(jié)起來，主要有幾大方面不同。

科學(xué)目標(biāo)不同

2013年實(shí)施的嫦娥三號任務(wù)，以“測月、巡天、觀地”為科學(xué)目標(biāo)，即開展月球形貌與地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查、開展月表物質(zhì)成分和可利用資源調(diào)查、進(jìn)行月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究，以及日—地—月空間環(huán)境探測與月基天文觀測。

而嫦娥四號任務(wù)的科學(xué)目標(biāo)都將在月球背面完成，包括實(shí)現(xiàn)月基低頻射電天文觀測，月球背面巡視區(qū)形貌、礦物組份探測，月球背面巡視區(qū)淺層結(jié)構(gòu)探測等。

“因?yàn)檫^去沒有別的探測器在月球背面降落過，所以不論是探地形還是探月壤成分，都將是人類首次獲得一手?jǐn)?shù)據(jù)。”該探測器項(xiàng)目執(zhí)行總監(jiān)張熇說。

工程目標(biāo)不同

通過實(shí)施重大航天實(shí)踐推動工程的進(jìn)步，是中國航天跨越發(fā)展的重要途徑和經(jīng)驗(yàn)，月球探測工程更是如此。

嫦娥三號任務(wù)的工程目標(biāo)有3個：突破月面軟著陸、月面巡視勘察;研制月面軟著陸探測器和巡視探測器，建立地面深空站;建立月球探測航天工程基本體系，形成重大項(xiàng)目實(shí)施的科學(xué)有效的工程方法。習(xí)近平總書記曾評價：“嫦娥三號任務(wù)圓滿成功，為我國航天事業(yè)發(fā)展樹立了新的里程碑，在人類攀登科技高峰征程中刷新了中國高度。”

站在這樣的起點(diǎn)上，嫦娥四號將向著更高的目標(biāo)攀登。其任務(wù)工程目標(biāo)鎖定在兩個“國際首次”：首次實(shí)現(xiàn)月球背面軟著陸和巡視勘察;首次實(shí)現(xiàn)地月L2點(diǎn)中繼星對地對月的測控、數(shù)傳中繼。

著陸環(huán)境不同

嫦娥三號著陸區(qū)是月球正面的虹灣地區(qū)。那里布滿了月海玄武巖，地勢較為開闊、平坦。作為大型撞擊坑、月海、高地的交匯地區(qū)，那里既便于選擇科學(xué)勘察目標(biāo)，也有利于與地球通信聯(lián)系。

而嫦娥四號的首選著陸地點(diǎn)，是位于月球背面南極艾特肯盆地中部的馮·卡門撞擊坑。探測器系統(tǒng)項(xiàng)目產(chǎn)品保證經(jīng)理吳學(xué)英說，該著陸區(qū)面積比虹灣地區(qū)小了許多，但是月球背面山峰林立、大坑套小坑，很難找出更大、更平坦的地方供嫦娥四號安身。

要在這樣的環(huán)境條件下平安降落，嫦娥四號需要有比嫦娥三號更高的著陸精度，并要采取幾乎垂直的降落方式。

通信方式不同

無論探測器飛多遠(yuǎn)，都需要測控通信系統(tǒng)作為聯(lián)絡(luò)的紐帶。深空探測任務(wù)周期長、通信時延大、鏈路帶寬有限、信號衰減明顯，測控通信難度很大，對星上設(shè)備、地面設(shè)備都有很高要求。

而落在月球背面的嫦娥四號，通信信號完全被月球遮擋，與地面通信更是難上加難。

既然無法像嫦娥三號那樣直接和地面聯(lián)系，“飛鴿傳書”的任務(wù)只能落到中繼衛(wèi)星身上。今年5月21日，我國成功發(fā)射“鵲橋”中繼衛(wèi)星，并架設(shè)在地月拉格朗日2點(diǎn)。通過它實(shí)現(xiàn)通信信號“接力”，嫦娥四號才能夠跟家鄉(xiāng)的親人聯(lián)絡(luò)。

有效載荷不同

嫦娥四號與嫦娥三號有一樣的“身形”和“骨架”，攜帶的裝備卻不一樣。

嫦娥三號有效載荷大致可以分為三類：第一類用來觀察月球，包括全景相機(jī)、地形地貌相機(jī)、測月雷達(dá)等;第二類用來觀測宇宙，主要由月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡承擔(dān);第三類用來觀察地球周圍的等離子層。三種載荷各有所長，也能相互配合。

而月球背面可以屏蔽地球無線電干擾，對許多科學(xué)研究項(xiàng)目來說具有天然優(yōu)勢。根據(jù)著陸區(qū)域和科學(xué)目標(biāo)的變化，科研團(tuán)隊(duì)為嫦娥四號配備了8臺有效載荷。其中，著陸器攜帶了地形地貌相機(jī)、降落相機(jī)、低頻射電頻譜儀等，巡視器裝有全景相機(jī)、紅外成像光譜儀、測月雷達(dá)等。值得一提的是，此次任務(wù)還搭載了“國際范兒”裝備，分別與荷蘭、德國、瑞典、沙特開展科學(xué)載荷方面的國際合作。

除了上述區(qū)別，科研團(tuán)隊(duì)還在軌道設(shè)計、動力下降策略、休眠喚醒策略等方面進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計，突破一系列關(guān)鍵技術(shù)，并制定了符合任務(wù)特征的故障預(yù)案，以全力保障嫦娥四號順利完成這次非凡之旅。

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