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    3. 嫦娥四號月球探測器成功升空 人類首次月球背面軟著陸和巡視勘察

              【每日科技網】

        今天凌晨2點23分,西昌衛星發射中心,萬眾矚目的嫦娥四號月球探測器成功發射升空。政知道等到深夜,看到發射畫面,還是覺得非常值得。這次發射意義特殊,我國利用長征三號乙改進型運載火箭發射嫦娥四號的著陸器和巡視器(月球車),將對月球背面南極艾特肯盆地開展著陸巡視探測,實現人類月球背面軟著陸和巡視勘察。

        “升級版”火箭承擔發射任務

        在哪里發射?

        看到畫面,可能有讀者首先問出這個問題。西昌衛星發射中心是在四川省涼山彝族自治州境內,嫦娥一號、嫦娥二號、嫦娥三號、嫦娥四號中繼星都是在這里發出。如今,嫦娥四號探測器也從這里升空,開啟探測月球背面的旅程,這是西昌衛星發射中心迎來的今年第16次航天發射任務。

        △西昌衛星發射中心

        大家在發射現場的畫面中能夠看到承擔此次任務的長征三號乙改進型運載火箭。

        這里介紹一下,長征三號乙火箭主要用于發射地球同步轉移軌道衛星,它與長征三號甲、長征三號丙火箭構成了長征三號甲系列火箭,這個系列是航天高密度發射的主力火箭。

        大家在畫面中看到的是長征三號乙改進型運載火箭,是長征三號乙火箭的升級版,性能更強。

        而且,因為要在月球上軟著陸,嫦娥四號著陸器設計了“四條腿”,設計師們還為其量身定制了一個高支架,讓它能夠穩穩地“坐”在火箭上。

        看完了火箭升空,接下來最引起關注的畫面就是“器箭分離”,也就是火箭和嫦娥4號的分離。這個畫面很是震撼,不可錯過。

        嫦娥四號的任務

        因為月球自傳和圍繞地球公轉的周期相同,數百萬年來,人類只能在地球上仰望月球的“正面”,月球“背面”卻始終蒙著一層神秘面紗。目前了解的情況是,月球兩面有顯著不同:正面有許多巨大的月海(即月面上的低洼平原),約占總面積的31.2%;另一面則有密集的隕石坑,只有約2.5%的面積被月海覆蓋。

        嫦娥四號的主要任務包括建立和使用深空測控網進行測控通信,實現月球軟著陸、月面巡視等重大突破,開展月表地形地貌與地質構造、礦物組成和化學成分、月球內部結構、地月空間與月表環境等探測活動,建成基本配套的月球探測工程系統。

        嫦娥四號的任務一,是對月球背面,尤其是太陽系內已知的隕石坑進行探測。它在約半個月之后在月球背面南極-艾特肯盆地的馮·卡門隕坑軟著陸。艾特肯盆地是太陽系內已知的隕石坑,直徑達2480公里(月球直徑為3400公里),深達12.8公里。與嫦娥三號相比,造訪月球背面的嫦娥四號需應對月球背面崎嶇的地形,實現難度更大的控制。這一任務將由嫦娥四號搭載的月球車去實現。

        嫦娥四號的任務二,是嘗試月球背面的中繼通訊。嫦娥四號面臨的另一大難題,是月球背面受到月面遮蔽,接收不到來自地球的無線電傳輸。為了幫助嫦娥四號在月球背面著陸并傳回數據,今年5月21日,在西昌衛星發射中心先期發射了一顆“鵲橋”數據中繼衛星,進入地月拉格朗日L2點,距離地球45萬公里,距月球約6.5萬公里。它可以同時向月球和地球后方提供數據中繼通信服務,更重要的是,它將為嫦娥四號月球探測器提供地月中繼測控和數傳服務。

        嫦娥四號的另一項任務,是進行世界低頻射電天文觀測。由于月面的天然阻攔,讓月球背面沒有無線電信號,但同時也讓那里不受太陽影響,擁有純凈的電磁空間,為射電觀測創造了良好條件,有望填補100KHz—10MHz射電天文觀測的空白。

        三個懸念有待揭曉

        懸念一:中國第二輛月球車叫什么名字 ?

        中國派往月球的第一輛月球車“玉兔號”使命達成后,永遠地留在了月球上。如今,中國的第二輛月球車即將登陸月球背面,雖然它和“玉兔號”可能永遠不能會面,但同樣激起了人們巨大的好奇心。

        與“玉兔號”一樣,嫦娥四號月球車的名字也將是公開征集而來的。今年9月,嫦娥四號月球車全球征名活動經過投票,選出了排名前十的名字,分別是:逐夢、光明、玉兔二號、探索、征途、精靈、無畏、望舒、行者、金兔。最終哪個名字將被選中,有待揭曉。

        △月球車

        懸念二:嫦娥四號怎樣在月球背面著陸 ?

        在月球背面環境未知的隕石坑里軟著陸,對中國的航天人提出了巨大挑戰。艾特肯盆地的地形就比較崎嶇,隕石坑大且分布密集,這就對探測器著陸區的選擇和著陸精度提出了更高要求。

        著陸區在月球背面,使得著陸器和巡視器無法同地球直接通信,必須用中繼星中繼的方式;同時在動力下降過程中,著陸器也不能對地直接通信,只能通過中繼星進行上下行操作,這些都是此次任務的難點。

        不同于嫦娥三號任務時科研人員可以在監控屏前實時觀察到巡視器對指令的執行狀況,此次從指令發出到行動圖像傳回至少有數分鐘的延遲,對于巡視器的移動和機構活動有較明顯的影響。

        嫦娥四號究竟將怎樣分步驟實現人類航天器在月球背面的著陸,讓我們拭目以待。

        懸念三:我們將在月球背面看到什么 ?

        1959年之前,人類只能通過月球的“天秤動”看到有限的月球背面邊緣地帶。1959年10月7日,前蘇聯太空船月球3號傳回月球背面的第一張照片,經過影像分析之后,蘇聯科學院于1960年出版了第一份月球背面地圖,一年后又制做了第一個比例為1:13 600 000的月球儀。1965年,前蘇聯太空船探測器3號又傳回25張畫質非常好的月球背面照片。

        人類親眼看到月球背面是在1968年的美國阿波羅8號載人航天飛行任務中。

        但是,在月球背面的表面由探測器拍攝并傳回圖片,此前從未有過。將由嫦娥四號執行這項任務。

        多知道點 | 中國探月工程14年

        中國探月工程從1994年開始進行論證和可行性研究,直到2004年初才正式立項,被稱作“嫦娥工程”,分“繞”、“落”、“回”三步走。

        “繞”由嫦娥一號、嫦娥二號完成,主要任務是發射我國首顆月球探測衛星,實施繞月探測,對月球表面環境、地貌、地形、地質構造與物理場進行探測。

        “落”由嫦娥三號、嫦娥四號完成,主要任務是突破月球軟著陸、月面巡視勘察、深空測控通訊與遙控操作、深空探測運載火箭發射等關鍵技術,對著陸區地形地貌、地質構造和物質成分等進行探測。

        “回”的主要目標是進行月球樣品自動取樣返回探測。

        嫦娥一號

        關鍵詞:受控撞月

        履歷:2007年10月24日,嫦娥一號衛星成功發射;2008年11月12日,嫦娥一號拍攝的全月球影像圖發布;2009年3月1日,嫦娥一號衛星按計劃受控撞月,探月工程第一步圓滿結束。

        嫦娥二號

        關鍵詞:繞飛

        履歷:2010年10月1日,嫦娥二號發射成功;2012年4月,在完成一系列工程與科學目標后,嫦娥二號圓滿完成進入日-地拉格朗日L2點環繞軌道進行深空探測等試驗;2012年12月13日,嫦娥二號飛越小行星“圖塔蒂斯”成功進行再拓展試驗,之后最終成為太陽系的一顆小行星。

        嫦娥三號

        關鍵詞:軟著陸 玉兔號

        履歷:2013年12月2日,嫦娥三號成功發射,在經歷將近13天的地月轉移、環月和動力下降等程序之后,于2013年12月14日21時11分成功軟著陸于月海北部19.51°W,44.12°N的位置處,成為繼1976年前蘇聯的月球24號后在月球表面軟著陸的探測器。為了紀念中國在月球上的成功著陸,國際天文學聯合會將嫦娥三號著陸點周邊方圓77米區域命名為“廣寒宮”。

        嫦娥三號攜帶的輛月球車就是大名鼎鼎的“玉兔號”。嫦娥三號落月后立即進行兩器互拍,之后嫦娥三號開展了著陸器就位探測和“玉兔號”月面巡視勘察的聯合探測,開始進行“探月、巡天、觀地”等科學探測:月表形貌與地質構造調查、月表物質成分和可利用資源調查、地球等離子層探測和月基光學天文觀測,取得了一系列重要成果。

        2014年1月25日,“玉兔號”發生機構控制故障,雖然其他科學探測功能并未喪失,卻因為無法移動而永遠停留在了N209點處。一時間,永遠留在了月球上的“玉兔號”讓地球上的無數人牽腸掛肚。

        嫦娥五號T1

        關鍵詞:回

        履歷:2014年11月1日,作為嫦娥五號的探路者,嫦娥五T1再入返回試驗器按既定方案返回地球,采用“跳躍式”減速的方式進入大氣層,最終在內蒙古四子王旗預定區域平安著陸,探月工程三期再入返回飛行試驗圓滿成功。

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