嫦娥四號到達月面,刷新了人類記錄,這些你都知道嗎?

2019年1月3日上午10點26分,中國嫦娥四號探測器成功在月球背面軟著陸,成為人類首次在月球背面軟著陸的探測器,首次實現月球背面與地面站通過中繼衛星通信。這次意義不僅是國內首次,在世界上也意義非凡。接下來小編帶你通過幾個問題簡要了解嫦娥四號。

1嫦娥四號在月球背面是如何降落的?


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▲嫦娥四號動力下降


2018年12月8日發射後,嫦娥四號很快達到了第二宇宙速度,直奔月球而去。在經過6天的飛行之後,來到了月球附近,並且成功實施了近月點“太空剎車“,被月球的引力捕獲,進入距月面平均高度約100公里的環月軌道。

22天之後,2018年12月30日,嫦娥四號又再次實施“太空剎車”,成功進入近月點高度約15公里、遠月點高度約100公里的橢圓環月軌道,為此次降落月球表面創造了良好的基礎。


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這是登陸示意圖

動力學下降階段可分為以下步驟:

1、通過主減速階段使嫦娥四號軌道速度降低,並下降至8公里的高度;

2、通過快速調整期進入落月姿態;

3、在反推火箭發動機的託舉下,逐漸下降高度至100米,稍作懸停,對著陸區域進行檢測尋找安全的落點;

4、進入躲避障礙階段,最後30米緩速落月。

相對於嫦娥三號,嫦娥四號著陸區地形複雜,難度更大。


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在降落到目標區域後,著陸器和巡視器組合體要完成一系列步驟:著陸器太陽能帆板打開,著陸器轉移機構解鎖展開,巡視器太陽帆板、桅杆展開,巡視器移動到著陸器轉移機構上,著陸器轉移機構解鎖、下降,巡視器從著陸器轉移到月面,完成兩器互拍後分別展開探測工作。

2嫦娥四號降落在月球背面什麼位置?


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▲馮·卡門環形山位於月球背面的位置

嫦娥四號的著陸點位於月球背面南極的馮·卡門環形山(Von Kármán crater),馮·卡門環形山是一座巨大的古撞擊坑,直徑大約180公里,形成於約45.5億-39.2億年前,以著名的匈牙利裔美籍工程師西奧多·馮·卡門(Theodore von Kármán)的名字命名。


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▲NASA月球軌道勘測飛行器(LRO)拍攝的馮·卡門環形山

馮·卡門環形山位於更大的艾特肯盆地(Aitken basin)中,它以美國宇航員羅伯特·格蘭特·艾特肯的名字命名。這是太陽系內已知的最大、最古老的撞擊坑。其90%的面積都分佈在月球背面。該盆地保存了原始月殼的岩石,具有極高的科學研究價值。

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▲艾特肯盆地盆地直徑大約2500公里,相比之下,月球的直徑僅3500公里可見其巨大。紅色代表高海拔地

為了保證嫦娥四號平穩降落,著陸地點必須要足夠平坦。此外,還要有適合的光照,馮·卡門環形山所在的緯度既能夠保證有充足的光照,又不至於被熾熱的陽光直射。

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月球背面與月球正面的地形有很大不同。在月球的正面,分佈有大量的月海,佔正面總面積的31%。月海並不是月球上的海洋,而是指月面上比較低窪的平原,就是用肉眼能夠看到的那些黑暗色的斑塊。阿波羅11號宇航員就在名叫“靜海”的地方登陸。在月球背面則佈滿了大大小小的環形山,月海面積僅佔1%。

3月球為什麼有個背面?

要想解釋清楚這個問題,就要從潮汐力講起。我國錢塘江大潮就能直觀看到潮漲潮落現象,這是由於太陽和月球對地球的潮汐力。


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由於月球比太陽近得多,對地球的潮汐力大約是太陽的兩倍,因此我們著重考慮月球對地球的潮汐力。地球和月球其實可以看做一個雙星系統,月球的非均勻引力場加上地球繞系統質心的轉動,使得地球靠近月球的一側和遠離月球的一側都會隆起一個“鼓包”,這兩個“鼓包”都會對地球自轉有剎車作用,這也是為什麼地球會越轉越慢的原因,過幾年就會增加一個閏秒。同理,地球的潮汐力以同樣的方式作用到月球,使月球的自轉逐漸變慢,最終使得自轉週期等於公轉週期,不再繼續變慢,這種現象在天文學上叫“潮汐鎖定”。


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冥王星和卡戎的自轉都已經潮汐鎖定,它們兩個只能每天面面相覷,彼此看不到對方的後背。潮汐鎖定後的月球,就只有一面朝向地球了,就好像一個人圍繞你一圈圈看一樣,你只能看到他的正面,無法看到後背。

當然,由於月球存在一種”天平動“的現象,在地球上能夠看到月球的面積可達59%。主要是由於月球的軌道其實是一個橢圓以及自轉軸與白道面有一個傾角造成的。

4前蘇聯和美國對月球背面的觀測


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▲1959年,人類首次拍攝到月球背面照片


三號”探測器就首次拍攝到了月球背面,並把圖像成功傳回地球,並製作了世界第一個月球儀。1965年,前蘇聯“探測器三號”在飛掠月球時,又傳回了25張更清晰的月球背面的照片,從照片中可以看到有一條長數百公里的鏈狀排列的環形山。根據這些珍貴的照片,新的月球儀包含了月球95%的表面。

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▲阿波羅8號拍攝的月球背面

我們都知道阿波羅11號飛船完成人類首次載人登月的壯舉,阿姆斯特朗的“個人一小步,人類一大步”的名言彷彿在腦海迴盪。在此之前,1968年12月阿波羅8號首次進入月球軌道,完成環月飛行後返回地球,三位宇航員成為第一次用肉眼看到月球背面的人類。從那時起,飛往月球的宇航員都曾在月球軌道上空親眼看到過月球背面。

1962年,美國宇航局的“徘徊者”月球探測器由於計算機出現故障無法工作,最終撞擊在月球背面粉身碎骨,成了首顆在月球背面硬著陸的探測器,當然是沒有發回任何有用的資料。

1966年到1967年,美國宇航局通過“月球軌道飛行器”項目的系列探測器獲取了大量有關月球背面的信息。


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▲2010年,美國宇航局的“月球勘測軌道飛行器”(LRO),拍攝到了更加清晰的月球背面照片


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