嫦娥四号首降月背难度有多大为何要去月球背面

2019-01-04 15:17:35来源：环球时报

嫦娥四号在月球背面着陆的模拟图。

人类第一次!1月3日，中国研制的嫦娥四号探测器成功降落在月球背面，实现了人类历史上与月球背面的第一次“亲密接触”。据《环球时报》记者了解，之所以月球背面如此人迹罕至，就在于这里的特殊环境让探测器登陆难度极大增加。相比于六年前嫦娥三号的那次月球正面着陆，嫦娥四号这次堪称“盲降”。

难在哪里?

3日10时15分，科技人员在北京航天飞行控制中心发出指令，嫦娥四号探测器从距离月面15公里处开始实施动力下降，7500N变推力发动机开机，逐步将探测器的速度从相对月球1.7公里每秒降到零。在6-8公里处，探测器进行快速姿态调整，不断接近月球;在距月面100米处开始悬停，对障碍物和坡度进行识别，并自主避障;选定相对平坦的区域后，开始缓速垂直下降。约690秒后，嫦娥四号探测器自主着陆在月球背面南极-艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内。落月过程中，降落相机拍摄了多张着陆区域影像图。

据介绍，嫦娥四号首选着陆区为月球南极-艾特肯盆地。与嫦娥三号平坦的虹湾着陆区相比，艾特肯盆地的地形崎岖得多。相关数据显示，虹湾着陆区的地形起伏仅800米，而艾特肯盆地的地形起伏达到6000米，而且充满大大小小的撞击坑。这就对探测器着陆区的选择和着陆精度提出更高要求。

嫦娥四号探测器系统总设计师孙泽洲介绍说，嫦娥三号的着陆轨迹是一条抛物线，而为适应这次着陆区域的崎岖地形，嫦娥四号采取了近乎垂直的着陆轨迹，以准确测量自身所处的高度。

嫦娥四号这次任务的另一大难点是着陆区在月球背面，使探测器无法同地球直接通信，必须通过中继星“鹊桥”进行中继。尤其是在下降过程中，着陆器也不能对地直接通信，只能通过中继星进行操作。所有信息传输都需要在“鹊桥”的中转下完成，无疑极大增加了落月任务的风险。

据介绍，这个中转过程会产生60秒左右的时间差，而整个落月过程仅有600秒左右，落月速度又十分快，如果通过地面人工干预的方式让嫦娥四号安全落月，那么等地面指令发送过去，它的状态已经跟指令发出时完全不同了。因此嫦娥四号只能通过提前输入的落月信息，在测距测速等设备的帮助下自主导航落月。对地面人员来说，这个过程近乎“盲降”。为防止在最紧张、不可逆的月球背面着陆过程中“鹊桥”出现问题影响数据上传，这次特意设计了延时数据注入功能，就是提前把要注入着陆器计算机的数据发送到着陆器上的某个地方暂存，这个数据包带有时间标签，待到着陆器上的时间和该标签相同时，数据便自动注入。

为何要去月球背面

既然降落在月球背面的难度如此之大，那为什么嫦娥四号还要去呢?由于月球自转周期和公转周期相等，加上被地球潮汐锁定，地球强大的引力让月球总是一面朝向地球，所以我们在地球上只能看见月球的正面，而背面永远看不见。各种月球探测器拍摄的月球照片显示，月球背面这张“面孔”并不漂亮，是一张“麻子脸”，陨石坑数量比月球正面要多得多，放眼望去随处可见，密密麻麻。月背的“皱纹”也多，布满沟壑、峡谷和悬崖，而月球正面相对平坦的地方比较多。此外，月球背面还是个“厚脸皮”，它的月壳从整体来讲比正面要厚。究竟是什么原因导致月壳厚度不一样，众说纷纭，是天文学界的一个未解之谜。

中科院月球与深空探测总体部主任邹永廖介绍说，从上世纪50年代，发射到月球的探测器，有100多次。但从着陆就位探测来说，月球背面一次都没有。因此嫦娥四号的这次降落，将开创人类历史的第一次。

嫦娥四号在月球背面降落，还有更多科学目的。据介绍，月球分为三大地体，即克里普岩地体、斜长高地岩地体、艾特肯盆地地体。前两个地体，美国、前苏联都着陆巡视探测过，只有艾特肯盆地地体没有近距离就位探测过，因此这块区域目前就近距离巡视探测而言，属于处女地，在科学上会有很多新发现。

到月球背面还有一个非常重要的原因，即开展低频射电天文观测，这一目标应该说天文学家梦寐以求，可以填补射电天文领域在低频观测段的空白。由于屏蔽作用，在地面上无法开展低频射电的观测。而地球磁环境的影响，使月球正面开展低频射电观测效果也不够好。恰恰由于月球背面的磁环境非常干净，没有来自地球的无线电波干扰，是进行射电天文观测的最佳场所，如果能利用这一自然地形架设天文望远镜，就好像把“天文台”搬到了月球背面。

定了!嫦娥四号月球车叫“玉兔二号”

《环球时报》记者从国家航天局获悉，嫦娥四号任务月球车全球征名活动于3日揭晓，月球车命名为“玉兔二号”。3日10时26分嫦娥四号成功着陆月球背面，随即着陆器与巡视器分离，开始就位探测和巡视探测。

嫦娥四号着陆器与巡视器顺利分离后，“玉兔二号”驶抵月球表面。着陆器上监视相机拍摄的“玉兔二号”在月背留下第一道痕迹的影像图，通过中继卫星顺利传回地面。

据介绍，嫦娥四号由着陆器和巡视器组成，共配置包括两台国际合作载荷在内的8台有效载荷，其中着陆器上安装了地形地貌相机、降落相机、低频射电频谱仪、与德国合作的月表中子及辐射剂量探测仪等4台载荷;巡视器上安装了全景相机、测月雷达、红外成像光谱仪和与瑞典合作的中性原子探测仪。嫦娥四号搭载的这些先进科学仪器将在月球背面通过就位和巡视探测，开展一系列研究。

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