嚮往已久的月球,我們來了!一文看懂“嫦娥四號”著陸月球背面

1月3日上午10點26分,我國“嫦娥四號”探測器成功著陸在月球背面東經177.6度、南緯45.5度附近的南極-艾特肯盆地內的馮·卡門撞擊坑內,並通過“鵲橋”中繼星傳回了世界第一張近距離拍攝的月背影像圖。

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嫦娥四號著陸動圖

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近距離拍攝的月背影像圖

落月後,通過“鵲橋”中繼星的“牽線搭橋”,嫦娥四號探測器進行了太陽翼和定向天線展開等工作,建立了定向天線高碼速率鏈路,實現了月背和地面穩定通信的目標。

目前最新消息,嫦娥四號著陸器與巡視器已於1月3日夜裡順利分離,玉兔二號巡視器駛抵月球表面。從此“玉兔號”月球車不再孤單,她終於等來了自家兄弟玉兔二號。

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玉兔二號駛抵月球表面

為什麼說“嫦娥四號”登陸月球背面是航天史壯舉

嫦娥四號在月球背面成功著陸之後,美國宇航局NASA第一時間發來賀電,Jim Bridenstine局長,除了向中國表示祝賀外,還用9個字來評價嫦娥四號的偉大創舉,稱嫦娥4號成功登陸月球背面是人類歷史上的首次,更是一項“令人印象深刻的成就”!

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NASA發來賀電

人類探索月球觀察和探索已經有上千年之久。“嫦娥四號”之所以會被歷史銘記以及引來NASA的羨慕,主要有以下幾點:

第一點,“嫦娥四號”是人類探測器第一次實現在月球背面著陸。其實早在中國嫦娥三號時,人類已經在月球正面有過20個著陸器,然而背面為0。這裡套用肯尼迪說過的一句話:之所以選擇在登月,不是因為它簡單,而是因為它很難。同理,之所以選在月球背面著陸,是因為它更難。

當年,美國和前蘇聯都曾計劃對月球背面實施著陸,但是最後都已失敗告終。人類首次與月背面對面是在1968年,“阿波羅八號”在進行載人登月任務試驗的時候,宇航員威廉·安德斯看到的。從那時開始,“阿波羅十號”一直到“阿波羅十七號”的宇航員都曾看到過月球的背面。

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鵲橋中繼衛星

第二點,月球背面著陸技術實現難度大。實現月球背面著陸首要解決的就是如何實現地球與探測器之間的通信。

因為,巨大的地球把月球牢牢得實現了潮汐鎖定,使它圍繞地球一圈的公轉週期完全等於自身轉動。從地球上就只能看到當初它被固定朝向地球的一面。這也就是月球背面形成的原因,由此要實現月球背面著陸,就要想方繞過月球對於地球和探測器間信號的阻擋。

辦法就是佈置一顆信號中繼衛星,為著陸器做準備和全程信號支持。從上個世紀六十年代開始,NASA就一直在提設想、論證,但從未實踐過。這裡中國搶先完成了這一任務:早在今年5月份,就成功部署了“鵲橋號”中繼衛星,在月球背後6.5萬公里之外的地月拉格朗日二點附近halo軌道簇上運行。注:這也是國際上首次實現月球拉格朗日L2點中繼與探測。

第三點,著陸區域的著陸條件艱難,嫦娥四號著陸全程“盲操”。月球背面沒有像樣的平坦地形,而密佈的隕石坑和縱橫的溝壑是主要地形特點。尤其是著陸區南極-艾特肯盆地的地形和高程異常複雜,最大落差高達16.1千米。

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左為嫦娥四號著陸區地形畫面,右為嫦娥三號拍攝著陸區畫面

著陸主核心區域的馮·卡門環形山是太陽系中已知最大的撞擊坑之一,而且地形複雜度更高。具體來說,由於降落時地球傳輸的指揮信號需要中繼衛星“鵲橋號”中轉,所以無法保證地球指令和嫦娥四號的應答同步,所以嫦娥四號必須通過GNC自主操控系統在無人指揮的情況下自行決定如何降落。

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嫦娥四號降落示意圖

綜合以上三點,可以說,嫦娥四號對於中國以及人類航天是都有重要意義。這三個首次也足以驗證它的地位。即國際上首次月球背面軟著陸和巡視探測;國際上首次月球拉格朗日L2點中繼與探測;國際上首次月基低頻射電天文觀測。

嫦娥四號著陸後要幹什麼

根據早前消息,嫦娥四號著陸器目前已經將獲取的月背影像圖傳回地面。同時,嫦娥四號著陸器與玉兔二號巡視器(即月球車)也已經分離。這意味,嫦娥四號已經完成了對月球背面探索前的準備工作。

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嫦娥四號攜帶的科普載荷

嫦娥四號今後要完成的任務如下:

首先是空間探索,除了對於月球背面進行地形探索外,還要手機月球背面晝夜溫度,月壤溫度等數據。除此之外,由於月球自身屏蔽了來自地球的各種無線電干擾信號,在那裡我國科學家能借助嫦娥四號獲取來自宇宙深處最為純淨的信號,窺探宇宙大爆炸的秘密。

其次嫦娥四號將會進行空間生命實驗。為探索生物在月球環境的生存是狀態。嫦娥四號將棉花、油菜、土豆、擬南芥、酵母和果蠅6種生物帶上了沒有生命的月球,在今後一段時間將會觀察這些種子和微生物以及果蠅生長髮育情況。

最後,中國科學家將與眾多國際機構共同完成多個實驗。此次嫦娥四號還攜帶了荷蘭研製的低頻射電探測儀,用於聆聽遙遠宇宙的聲音;利用德國研製的月表中子與輻射劑量探測儀,“勘探” 深埋月下的“礦藏”;還將利用瑞典研製的中性原子探測儀,測量太陽風粒子在月表的作用。

嫦娥四號對於中國空間探索意義

嫦娥四號,是“嫦娥探月工程”的重要一步,同時藉助“嫦娥三號”以及“嫦娥四號”的成功,使得“嫦娥”已經成為中國航天在國際上一張響噹噹名片。

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單就嫦娥四號而言,他的成功其實也為中國探月工程“繞—落—回”,中的“落”畫上完美句號。它成功的檢驗了中國探月系統的可靠性以及鵲橋中繼衛星的通信保障能力。為接下來“嫦娥五號”順利進行打下基礎。

並且以嫦娥四號為基礎,中國航天也打開了跟國際機構,在航天和空間探索方面合作的大門。

科研方面:嫦娥四號在月球背面著陸之後,打開了人類研究月球的新篇章,可以重塑對於太陽系的認知。一旦人類在月球背面有新發現,還將能夠進一步掌握水星、金星、火星和地球的歷史和進化。

綜上來講,“嫦娥四號”著陸月背是里程碑式的成就。


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