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走出月球背面第一步
来源:央视网
日期:2019-01-11

  央视网消息(焦点访谈):1月11日下午,探月工程传来捷报,嫦娥四号任务取得圆满成功,在人类历史上首次实现了航天器在月球背面软着陆和巡视勘察,首次实现了月球背面与地球的测控通信,揭开了古老月背的神秘面纱,在月球背面留下了人类探月的第一行足迹,开启了人类探索宇宙奥秘的新篇章。而这是中国航天科技人员不畏高风险和高难度,攻坚克难,勇于创新的结果。

  11日下午,举世瞩目的嫦娥四号探测器的着陆器和玉兔二号巡视器顺利实现互拍,并传回照片,标志着嫦娥四号任务取得圆满成功。过去一周多时间,嫦娥四号成为全世界的焦点。

  这里距离地球40多万公里的月球背面,被称为“秘境中的秘境”,公元2019年沉寂了亿万年的月球背面第一次迎来了地球访客。公元2019年1月3日北京时间上午10时26分,中国人研制的嫦娥四号探测器,顺利降落在月球背面冯·卡门撞击坑内预定的着陆区里。

  11时40分,嫦娥四号传回世界上第一张近距离拍摄的月背影像图,人类第一次近距离揭开了古老月背的神秘面纱。

  顺利着陆11个多小时之后,嫦娥四号着陆器与玉兔二号巡视器成功分离,玉兔二号巡视器——也就是月球车顺利驶抵月背表面。玉兔二号是人类送上月球的第7辆月球车,也是第一辆在月球背面行驶的月球车。

  嫦娥四号成功着陆月球背面的消息发布,引起了国际主流媒体和国际航天专家的高度关注。美联社、路透社、法新社等国际主流通讯社也纷纷以“人类首次”来描述嫦娥四号成功着陆月球背面的消息。英国《卫报》也把这次着陆定义为“人类太空探索的巨大飞跃”。 美国国家航空航天局局长布里登斯廷第一时间发表推文,祝贺中国嫦娥四号成功着陆月球背面,并指出这是人类首次,更是一项“令人印象深刻的成就”。

  月球背面对于人类而言,有许多未知等待着解答。由于被地球潮汐锁定,地球强大的引力让月球总是一面朝向地球,所以人类在地球上只能看见月球的正面,背面则看不见。人类探测器要想安全着陆月球背面,最大的挑战就是月球背面复杂的地形。月球背面分布着大量的撞击坑、环形山,山峰起伏,崎岖不平,可供选择的理想的平坦着陆区非常少。嫦娥四号研制团队根据工程要求,经过长达多个月对月背地形的研究分析,最终选择月球背面南极艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑作为预定的着陆地点。

  冯·卡门撞击坑是月球背面最古老的撞击坑之一,经过几十亿年的风化,在地形复杂的月球背面,已是相对比较平坦的区域了。这里的纬度和嫦娥三号着陆区的纬度比较接近,因为“嫦娥四号”是“嫦娥三号”的备份,设备参数基本一致,选择相同纬度有利于嫦娥四号进行软着陆。同时,科学家推测,冯·卡门撞击坑由于历史悠久,可能留存了月球形成和太阳系起源的痕迹,有着很大的科学探测价值。

  嫦娥四号的着陆区面积不到嫦娥三号着陆区面积的5%,嫦娥四号要想准确飞向这个小小的着陆区,最大的难点是提高着陆精度,而控制着陆精度的最关键一步,是选准在环绕月球轨道上开始下降的那个初始点。

  下降初始点在距离月球背面高度为15公里,从动力下降指令发出到着陆,只有短短的720秒,嫦娥四号要经历主减速、快速调整、接近、悬停、避障等多个环节,由于速度快,飞行距离短,地面指令的上传速度跟不上嫦娥四号速度和位置的变化,所以这一阶段嫦娥四号完全是自主控制、自主躲避障碍物、自主选择理想着陆地点。这一阶段,嫦娥四号可能遇到的最大风险是撞到山峰或者掉到坑里。为了应对这个挑战,嫦娥四号研制团队设计了新的自主导航控制着陆的策略。

  嫦娥四号要顺利完成月球背面软着陆和巡视勘察,还面临着一个最大的障碍,那就是通讯难题。由于地球与月球背面之间无法直接通信,必须采用中继星中继的方式。为此,我国发射了世界首颗地月中继通信卫星“鹊桥号”,承担起嫦娥四号在月球背面和地球通信的任务。

  由于中继星接收信号的能力无法与装备大口径天线的地面测控站相比,加之距离月球遥远,接收信号非常微弱,不到手机信号的万分之一,数据传输速率码数也非常低。在研制过程中,科研人员一度面临信号解调质量差的难题。

  航天科技集团五院嫦娥四号中继通信载荷技术负责人张爱兵说:“为了解决这个问题我们采用了新的算法,测试应该都是上千次测试。”

  这次嫦娥四号探测器携带的巡视器月球车被命名为玉兔二号,和嫦娥三号携带的玉兔号月球车相比有了不少改进。玉兔号月球车在落月后的第二个月昼时,出现了突发故障,累计只行驶了110多米。

  针对玉兔号出现的故障,这次玉兔二号进行了有针对性的改进。不但电缆绑扎得更加精细,而且还采取了故障隔离的设计。

  由于月背地形复杂,科研人员最担心玉兔二号与地面失去联系。为此,科研人员对玉兔二号的自主能力也进行了升级,包括自主休眠,自主地应对光照的遮挡。低温或失联的状态下就先“睡会”,太阳出来再工作。

  目前,嫦娥四号着陆器和玉兔二号巡视器上搭载的科学仪器都陆续开始工作,包括科学家们特别看好的低频射电频谱仪。因为这里常年背对地球,可以屏蔽来自地球的无线电信号干扰,为利用宇宙低频辐射研究太阳、行星及太阳系外天体提供可能。

  据了解,除了我国自主研制的科学载荷外,嫦娥四号任务还与俄罗斯、荷兰、沙特、德国以及瑞典等国家合作,搭载了多台国际载荷,这在我国探月工程中也是首次。特别是针对美国国家航空航天局提出,利用美国正在月球轨道上运行的LRO卫星来观测嫦娥四号的着陆活动,中方给予了合作。

  嫦娥四号这次在月亮背面顺利软着陆,标志着中国已经具备全月球到达能力。工程任务圆满成功后,嫦娥四号任务将进入科学探测阶段,着陆器和巡视器将继续开展就位探测和月面巡视探测。中国探月工程,分“绕、落、回”三期,我们已经顺利走出了前两步,下一步,嫦娥五号将执行“回”的任务。我们期待,嫦娥五号顺利实现中国人第一次月面自动采样返回的任务。

栏目:焦点访谈
来源:央视网

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