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今晨,嫦娥四号成功实施环月降轨控制,即将着陆!

2018-12-30
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在元旦过后,嫦娥四号探测器就将正式登陆月球背面。根据中国探月工程 12 月 30 日消息,2018 年 12 月 30 日 8 时 55 分,嫦娥四号探测器在环月轨道成功实施变轨控制,顺利进入准备月背着陆预定轨道,择机将会开始着陆。

 

图丨嫦娥四号着陆器。嫦娥四号探测器系统共由3部分组成,分别是中继星、着陆器和巡视器(来源:中国探月工程)


在此之前,4 时 55 分,嫦娥四号任务科技人员在北京航天飞行控制中心向嫦娥四号探测器注入调姿和变轨参数。8 时 54 分,嫦娥四号探测器发动机成功点火,开始实施变轨制动。8 时 56 分,地面测控站实时遥测数据监视判断,嫦娥四号探测器已由距月面平均高度约 100 公里的环月轨道,成功实施降轨控制,进入近月点高度约 15 公里、远月点高度约 100 公里的环月轨道。

 

12 月 8 日凌晨 2 时 23 分,中国长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心点火升空,成功将嫦娥四号探测器送上太空。12 月 12 日嫦娥四号成功实施近月制动进入环月轨道,之后,嫦娥四号成功完成环月轨道修正、“鹊桥”中继星链路测试、激光测距、三维成像、微波测距测速等在轨测试,为探测器进入预定着陆区、择机实施月球背面软着陆做好准备。

 

图丨“嫦娥四号”升空(来源:中国探月工程)


按照计划,“嫦娥四号”将在起飞 26 天之后也就是元旦过后几日内软着陆至月球背面南极-艾特肯盆地。之所以会选择这里,是因为在月球克里普岩地体、斜长高地岩地体、艾特肯盆地地体这三大地体中,前两个美国、苏联都着陆巡视探测过,只有艾特肯盆地地体还是“处女地”。


此外,在整个太阳系固体天体中,艾特肯盆地是最大最深的盆地。这个盆地直径大概 2500 公里,深度约 12 公里。一个深度约 12 公里的地质剖面,是非常好的研究对象。嫦娥四号在艾特肯盆地开展探测,就可以获取月球深部物质的信息。以嫦娥四号将要去勘探的冯·卡门陨石坑为例,这个直径达 180 公里的陨石坑被认为是月球最古老的撞击特征。


总之,此次勘探会为我们了解月球、地球、太阳系的演化提供第一手数据和线索,也会丰富之后计划发射的“嫦娥五号”数据样本库。同时,嫦娥四号也会试验性地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。

 

对于月球这颗地球唯一的卫星,人类已经探索 60 余年,甚至在 1969 年至 1972 年期间,著名的“阿波罗工程”还先后将 12 位宇航员送上月球表面。但地球和月球之间因为潮汐锁定,导致仅有 10% 至 20% 的月球背面的边缘地带可以从地球上看到,而月球的背面的大部分始终处于未知的状态。


图丨土星五号托举着“阿波罗11号”升空(来源:NASA)


从上世纪 50 年代开始,人类向月球发射了 100 多次探测器,1959 年苏联月球 3 号拍下了人类首张月球背面照片,1962 年 4 月 26 日,美国“徘徊者 4 号”成为首个在月球背面硬着陆的探测器,但并未传回任何数据。


2010年 12 月 21 日,NASA 的“月球勘测轨道器”还拍摄了一组细节精细程度前所未有的月球背面照片,据此绘制的月背地形图直观地揭示了月球背面的地形。但由于探测器在月球背面无法直接实现与地球的测控通信和数据传输,所以迄今为止还没有宇航员或月球车登上月球的背面。对于月球背面的情况,我们只能通过苏联和美国探测器传回的照片进行推断,而嫦娥四号的出现将填补这个空白。


不过,最困难的就是第一个吃螃蟹的人,正因此前从没有人做到过,所以这往往意味着嫦娥四号的这趟旅程不会一切顺利,在它着陆、月表巡视的过程中依旧有大量潜在的风险。


图丨月球 3 号传回的首张月球照片(来源:Wikipedia)

  

根据照片资料显示,无论从物质成分、形貌构造,还是岩石年龄上对比,月球正面和背面都有很大的差异。从形貌构造上看,月球背面陨石撞击坑的密度明显大于正面,这是因为月球背面面向深空,遭遇了大量天体的撞击,这也意味着月背的表面会更加崎岖。与此同时,月球背面也完全暴露在太阳风和各种宇宙射线之下,这也是对着陆月球背面的探测器的巨大考验。


除了这些困难之外,最为大众所熟知的着陆难点就在于信号传输。精准着陆需要快速高效的深空测控通信系统,但由于月球正面的遮挡,月球背面没有通信信号,无法与地球实时通信。


为了解决这个问题,今年 5 月 21 日专门服务于嫦娥四号探测器地月联络的中继卫星“鹊桥”率先出发,6 月 14 日,“鹊桥”成功实施轨道捕获控制,进入环绕距月球约 6.5 万公里的地月拉格朗日 L2 点的 Halo 使命轨道,成为世界首颗运行在地月 L2 点 Halo 轨道的卫星。在即将到来的嫦娥四号月背软着陆以及月球车月表活动的过程中,“鹊桥”将承担两大任务:一是遥测与遥控航天器,二是负责地球和嫦娥四号之间的信号传输。

 

图丨中继卫星“鹊桥”(来源:中国探月工程)


中国对于月球探测的论证始于 1999 年。2004 年 1 月,国务院批准绕月探测工程立项,命名为嫦娥工程。根据方案规划,嫦娥工程将分阶段实施“绕”、“落”、“回”的探月三期工程,最终在 2020 年左右实现全部探月工程。从 2007 年起,已经先后有嫦娥一号、二号、三号、四号 等探测器升空。

 

2013 年 12 月 14 日中国的第一艘月球车——“玉兔号”成功软着陆于月球雨海西北部(“虹湾着陆区”),巡视器成功驶离着陆器并互拍成像,实现中国航天器首次地外天体软着陆与巡视勘察。预计在 2019 年或 2020 年,执行“返回”任务的嫦娥五号将会发射升空,圆满完结中国探月工程。

 

图丨嫦娥四号巡视器(来源:中国探月工程)


目前,世界各国对月球的兴趣都在大大上升,美国、俄罗斯等世界主要航天强国都规划了重返月球的计划,甚至连商业航天公司也参与了进来。例如,以色列的私营公司 SpaceIL 的 Beresheet 探测器就定于 2019 年 2 月 13 日搭乘 SpaceX 的猎鹰 9 号火箭升空前往月球并进行月面软着陆,如果一切顺利的话,SpaceIL 将会开创商业公司探测月球的先河。

 

图丨SpaceIL 的 Beresheet 探测器(来源:IAI)


与此同时,美国的太空创业公司们也在 NASA“重返月球”的规划中扮演了重要的角色。北京时间 11 月 30 日凌晨,NASA 就公布了其商业月球载荷服务(Commercial Lunar Payload Services,CLPS)项目的 9 家商业航天合作企业。这些公司将在未来 10 年的周期内向 NASA 交付可以被送往月球的科学实验载荷或航天器。

 

而 NASA 局长 Jim Bridenstine 说,“预计 CLPS 计划的第一个任务 2019 年就将发布。通过将商业公司的创新与 NASA 的远大目标将结合,我们将在探测月球乃至火星上取得非凡的成就。”


-End-


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