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2018-12-11 14:33:58

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  嫦娥四号踏上奔月征程 她与“三姐”有何不同?

  将实现人类首次月球背面软着陆,通过“鹊桥”中继星与地球通信

  本报记者 付毅飞

  国防科工局、国家航天局消息,12月8日2时23分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器,开启了月球探测的新旅程。

嫦娥四号的科学任务主要是开展月球背面低频射电天文观测与研究;开展月球背面巡视区形貌、矿物组份及月表浅层结构探测与研究;试验性开展月球背面中子辐射剂量、中性原子等月球环境探测研究。中新社记者 孙自法 摄
嫦娥四号的科学任务主要是开展月球背面低频射电天文观测与研究;开展月球背面巡视区形貌、矿物组份及月表浅层结构探测与研究;试验性开展月球背面中子辐射剂量、中性原子等月球环境探测研究。中新社记者 孙自法 摄

  嫦娥四号将经历地月转移、近月制动、环月飞行,最终实现人类首次月球背面软着陆,开展月球背面就位探测及巡视探测,并通过已在使命轨道运行的“鹊桥”中继星,实现月球背面与地球之间的中继通信。

  记者从该探测器抓总研制单位中国航天科技集团五院了解到,嫦娥四号与嫦娥三号是一对“双胞胎”,当“三姐”圆满完成任务后,原本作为替补的“四妹”被赋予了新的担当,将成为在月球背面软着陆和巡视勘察的先锋。

  为了应对全新任务带来的新问题、新挑战,五院科研团队对嫦娥四号进行了精心设计与研制改进。因此,“四妹”虽然与“三姐”外貌一样,其实已经脱胎换骨。归结起来,主要有几大方面不同。

  科学目标不同

  2013年实施的嫦娥三号任务,以“测月、巡天、观地”为科学目标,即开展月球形貌与地质构造调查、开展月表物质成分和可利用资源调查、进行月球内部结构研究,以及日―地―月空间环境探测与月基天文观测。

  而嫦娥四号任务的科学目标都将在月球背面完成,包括实现月基低频射电天文观测,月球背面巡视区形貌、矿物组份探测,月球背面巡视区浅层结构探测等。

  “因为过去没有别的探测器在月球背面降落过,所以不论是探地形还是探月壤成分,都将是人类首次获得一手数据。”该探测器项目执行总监张

  工程目标不同

  通过实施重大航天实践推动工程的进步,是中国航天跨越发展的重要途径和经验,月球探测工程更是如此。

  嫦娥三号任务的工程目标有3个:突破月面软着陆、月面巡视勘察;研制月面软着陆探测器和巡视探测器,建立地面深空站;建立月球探测航天工程基本体系,形成重大项目实施的科学有效的工程方法。习近平总书记曾评价:“嫦娥三号任务圆满成功,为我国航天事业发展树立了新的里程碑,在人类攀登科技高峰征程中刷新了中国高度。”

  站在这样的起点上,嫦娥四号将向着更高的目标攀登。其任务工程目标锁定在两个“国际首次”:首次实现月球背面软着陆和巡视勘察;首次实现地月L2点中继星对地对月的测控、数传中继。

  着陆环境不同

  嫦娥三号着陆区是月球正面的虹湾地区。那里布满了月海玄武岩,地势较为开阔、平坦。作为大型撞击坑、月海、高地的交汇地区,那里既便于选择科学勘察目标,也有利于与地球通信联系。

  而嫦娥四号的首选着陆地点,是位于月球背面南极艾特肯盆地中部的冯?卡门撞击坑。探测器系统项目产品保证经理吴学英说,该着陆区面积比虹湾地区小了许多,但是月球背面山峰林立、大坑套小坑,很难找出更大、更平坦的地方供嫦娥四号安身。

  要在这样的环境条件下平安降落,嫦娥四号需要有比嫦娥三号更高的着陆精度,并要采取几乎垂直的降落方式。

  通信方式不同

  无论探测器飞多远,都需要测控通信系统作为联络的纽带。深空探测任务周期长、通信时延大、链路带宽有限、信号衰减明显,测控通信难度很大,对星上设备、地面设备都有很高要求。

  而落在月球背面的嫦娥四号,通信信号完全被月球遮挡,与地面通信更是难上加难。

  既然无法像嫦娥三号那样直接和地面联系,“飞鸽传书”的任务只能落到中继卫星身上。今年5月21日,我国成功发射“鹊桥”中继卫星,并架设在地月拉格朗日2点。通过它实现通信信号“接力”,嫦娥四号才能够跟家乡的亲人联络。

  有效载荷不同

  嫦娥四号与嫦娥三号有一样的“身形”和“骨架”,携带的装备却不一样。

  嫦娥三号有效载荷大致可以分为三类:第一类用来观察月球,包括全景相机、地形地貌相机、测月雷达等;第二类用来观测宇宙,主要由月基光学望远镜承担;第三类用来观察地球周围的等离子层。三种载荷各有所长,也能相互配合。

  而月球背面可以屏蔽地球无线电干扰,对许多科学研究项目来说具有天然优势。根据着陆区域和科学目标的变化,科研团队为嫦娥四号配备了8台有效载荷。其中,着陆器携带了地形地貌相机、降落相机、低频射电频谱仪等,巡视器装有全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达等。值得一提的是,此次任务还搭载了“国际范儿”装备,分别与荷兰、德国、瑞典、沙特开展科学载荷方面的国际合作。

  除了上述区别,科研团队还在轨道设计、动力下降策略、休眠唤醒策略等方面进行了系统设计,突破一系列关键技术,并制定了符合任务特征的故障预案,以全力保障嫦娥四号顺利完成这次非凡之旅。



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