向往已久的月球,我们来了!一文看懂“嫦娥四号”着陆月球背面

1月3日上午10点26分,我国“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的南极-艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内,并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图。

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嫦娥四号着陆动图

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近距离拍摄的月背影像图

落月后,通过“鹊桥”中继星的“牵线搭桥”,嫦娥四号探测器进行了太阳翼和定向天线展开等工作,建立了定向天线高码速率链路,实现了月背和地面稳定通信的目标。

目前最新消息,嫦娥四号着陆器与巡视器已于1月3日夜里顺利分离,玉兔二号巡视器驶抵月球表面。从此“玉兔号”月球车不再孤单,她终于等来了自家兄弟玉兔二号。

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玉兔二号驶抵月球表面

为什么说“嫦娥四号”登陆月球背面是航天史壮举

嫦娥四号在月球背面成功着陆之后,美国宇航局NASA第一时间发来贺电,Jim Bridenstine局长,除了向中国表示祝贺外,还用9个字来评价嫦娥四号的伟大创举,称嫦娥4号成功登陆月球背面是人类历史上的首次,更是一项“令人印象深刻的成就”!

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NASA发来贺电

人类探索月球观察和探索已经有上千年之久。“嫦娥四号”之所以会被历史铭记以及引来NASA的羡慕,主要有以下几点:

第一点,“嫦娥四号”是人类探测器第一次实现在月球背面着陆。其实早在中国嫦娥三号时,人类已经在月球正面有过20个着陆器,然而背面为0。这里套用肯尼迪说过的一句话:之所以选择在登月,不是因为它简单,而是因为它很难。同理,之所以选在月球背面着陆,是因为它更难。

当年,美国和前苏联都曾计划对月球背面实施着陆,但是最后都已失败告终。人类首次与月背面对面是在1968年,“阿波罗八号”在进行载人登月任务试验的时候,宇航员威廉·安德斯看到的。从那时开始,“阿波罗十号”一直到“阿波罗十七号”的宇航员都曾看到过月球的背面。

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鹊桥中继卫星

第二点,月球背面着陆技术实现难度大。实现月球背面着陆首要解决的就是如何实现地球与探测器之间的通信。

因为,巨大的地球把月球牢牢得实现了潮汐锁定,使它围绕地球一圈的公转周期完全等于自身转动。从地球上就只能看到当初它被固定朝向地球的一面。这也就是月球背面形成的原因,由此要实现月球背面着陆,就要想方绕过月球对于地球和探测器间信号的阻挡。

办法就是布置一颗信号中继卫星,为着陆器做准备和全程信号支持。从上个世纪六十年代开始,NASA就一直在提设想、论证,但从未实践过。这里中国抢先完成了这一任务:早在今年5月份,就成功部署了“鹊桥号”中继卫星,在月球背后6.5万公里之外的地月拉格朗日二点附近halo轨道簇上运行。注:这也是国际上首次实现月球拉格朗日L2点中继与探测。

第三点,着陆区域的着陆条件艰难,嫦娥四号着陆全程“盲操”。月球背面没有像样的平坦地形,而密布的陨石坑和纵横的沟壑是主要地形特点。尤其是着陆区南极-艾特肯盆地的地形和高程异常复杂,最大落差高达16.1千米。

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左为嫦娥四号着陆区地形画面,右为嫦娥三号拍摄着陆区画面

着陆主核心区域的冯·卡门环形山是太阳系中已知最大的撞击坑之一,而且地形复杂度更高。具体来说,由于降落时地球传输的指挥信号需要中继卫星“鹊桥号”中转,所以无法保证地球指令和嫦娥四号的应答同步,所以嫦娥四号必须通过GNC自主操控系统在无人指挥的情况下自行决定如何降落。

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嫦娥四号降落示意图

综合以上三点,可以说,嫦娥四号对于中国以及人类航天是都有重要意义。这三个首次也足以验证它的地位。即国际上首次月球背面软着陆和巡视探测;国际上首次月球拉格朗日L2点中继与探测;国际上首次月基低频射电天文观测。

嫦娥四号着陆后要干什么

根据早前消息,嫦娥四号着陆器目前已经将获取的月背影像图传回地面。同时,嫦娥四号着陆器与玉兔二号巡视器(即月球车)也已经分离。这意味,嫦娥四号已经完成了对月球背面探索前的准备工作。

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嫦娥四号携带的科普载荷

嫦娥四号今后要完成的任务如下:

首先是空间探索,除了对于月球背面进行地形探索外,还要手机月球背面昼夜温度,月壤温度等数据。除此之外,由于月球自身屏蔽了来自地球的各种无线电干扰信号,在那里我国科学家能借助嫦娥四号获取来自宇宙深处最为纯净的信号,窥探宇宙大爆炸的秘密。

其次嫦娥四号将会进行空间生命实验。为探索生物在月球环境的生存是状态。嫦娥四号将棉花、油菜、土豆、拟南芥、酵母和果蝇6种生物带上了没有生命的月球,在今后一段时间将会观察这些种子和微生物以及果蝇生长发育情况。

最后,中国科学家将与众多国际机构共同完成多个实验。此次嫦娥四号还携带了荷兰研制的低频射电探测仪,用于聆听遥远宇宙的声音;利用德国研制的月表中子与辐射剂量探测仪,“勘探” 深埋月下的“矿藏”;还将利用瑞典研制的中性原子探测仪,测量太阳风粒子在月表的作用。

嫦娥四号对于中国空间探索意义

嫦娥四号,是“嫦娥探月工程”的重要一步,同时借助“嫦娥三号”以及“嫦娥四号”的成功,使得“嫦娥”已经成为中国航天在国际上一张响当当名片。

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单就嫦娥四号而言,他的成功其实也为中国探月工程“绕—落—回”,中的“落”画上完美句号。它成功的检验了中国探月系统的可靠性以及鹊桥中继卫星的通信保障能力。为接下来“嫦娥五号”顺利进行打下基础。

并且以嫦娥四号为基础,中国航天也打开了跟国际机构,在航天和空间探索方面合作的大门。

科研方面:嫦娥四号在月球背面着陆之后,打开了人类研究月球的新篇章,可以重塑对于太阳系的认知。一旦人类在月球背面有新发现,还将能够进一步掌握水星、金星、火星和地球的历史和进化。

综上来讲,“嫦娥四号”着陆月背是里程碑式的成就。


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