嫦娥四號首降月背難度有多大

本報記者 馬俊

人類第一次！1月3日，中國研制的嫦娥四號探測器成功降落在月球背面，實現(xiàn)了人類歷史上與月球背面的第一次“親密接觸”。據(jù)《環(huán)球時報》記者了解，之所以月球背面如此人跡罕至，就在于這里的特殊環(huán)境讓探測器登陸難度極大增加。相比于六年前嫦娥三號的那次月球正面著陸，嫦娥四號這次堪稱“盲降”。

難在哪里？

3日10時15分，科技人員在北京航天飛行控制中心發(fā)出指令，嫦娥四號探測器從距離月面15公里處開始實施動力下降，7500N變推力發(fā)動機開機，逐步將探測器的速度從相對月球1.7公里每秒降到零。在6-8公里處，探測器進行快速姿態(tài)調(diào)整，不斷接近月球；在距月面100米處開始懸停，對障礙物和坡度進行識別，并自主避障；選定相對平坦的區(qū)域后，開始緩速垂直下降。約690秒后，嫦娥四號探測器自主著陸在月球背面南極-艾特肯盆地內(nèi)的馮·卡門撞擊坑內(nèi)。落月過程中，降落相機拍攝了多張著陸區(qū)域影像圖。

據(jù)介紹，嫦娥四號首選著陸區(qū)為月球南極-艾特肯盆地。與嫦娥三號平坦的虹灣著陸區(qū)相比，艾特肯盆地的地形崎嶇得多。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，虹灣著陸區(qū)的地形起伏僅800米，而艾特肯盆地的地形起伏達到6000米，而且充滿大大小小的撞擊坑。這就對探測器著陸區(qū)的選擇和著陸精度提出更高要求。

嫦娥四號探測器系統(tǒng)總設(shè)計師孫澤洲介紹說，嫦娥三號的著陸軌跡是一條拋物線，而為適應(yīng)這次著陸區(qū)域的崎嶇地形，嫦娥四號采取了近乎垂直的著陸軌跡，以準(zhǔn)確測量自身所處的高度。

嫦娥四號這次任務(wù)的另一大難點是著陸區(qū)在月球背面，使探測器無法同地球直接通信，必須通過中繼星“鵲橋”進行中繼。尤其是在下降過程中，著陸器也不能對地直接通信，只能通過中繼星進行操作。所有信息傳輸都需要在“鵲橋”的中轉(zhuǎn)下完成，無疑極大增加了落月任務(wù)的風(fēng)險。

據(jù)介紹，這個中轉(zhuǎn)過程會產(chǎn)生60秒左右的時間差，而整個落月過程僅有600秒左右，落月速度又十分快，如果通過地面人工干預(yù)的方式讓嫦娥四號安全落月，那么等地面指令發(fā)送過去，它的狀態(tài)已經(jīng)跟指令發(fā)出時完全不同了。因此嫦娥四號只能通過提前輸入的落月信息，在測距測速等設(shè)備的幫助下自主導(dǎo)航落月。對地面人員來說，這個過程近乎“盲降”。為防止在最緊張、不可逆的月球背面著陸過程中“鵲橋”出現(xiàn)問題影響數(shù)據(jù)上傳，這次特意設(shè)計了延時數(shù)據(jù)注入功能，就是提前把要注入著陸器計算機的數(shù)據(jù)發(fā)送到著陸器上的某個地方暫存，這個數(shù)據(jù)包帶有時間標(biāo)簽，待到著陸器上的時間和該標(biāo)簽相同時，數(shù)據(jù)便自動注入。

為何要去月球背面

既然降落在月球背面的難度如此之大，那為什么嫦娥四號還要去呢？由于月球自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期相等，加上被地球潮汐鎖定，地球強大的引力讓月球總是一面朝向地球，所以我們在地球上只能看見月球的正面，而背面永遠看不見。各種月球探測器拍攝的月球照片顯示，月球背面這張“面孔”并不漂亮，是一張“麻子臉”，隕石坑數(shù)量比月球正面要多得多，放眼望去隨處可見，密密麻麻。月背的“皺紋”也多，布滿溝壑、峽谷和懸崖，而月球正面相對平坦的地方比較多。此外，月球背面還是個“厚臉皮”，它的月殼從整體來講比正面要厚。究竟是什么原因?qū)е略職ず穸炔灰粯?，眾說紛紜，是天文學(xué)界的一個未解之謎。

中科院月球與深空探測總體部主任鄒永廖介紹說，從上世紀(jì)50年代，發(fā)射到月球的探測器，有100多次。但從著陸就位探測來說，月球背面一次都沒有。因此嫦娥四號的這次降落，將開創(chuàng)人類歷史的第一次。

嫦娥四號在月球背面降落，還有更多科學(xué)目的。據(jù)介紹，月球分為三大地體，即克里普巖地體、斜長高地巖地體、艾特肯盆地地體。前兩個地體，美國、前蘇聯(lián)都著陸巡視探測過，只有艾特肯盆地地體沒有近距離就位探測過，因此這塊區(qū)域目前就近距離巡視探測而言，屬于處女地，在科學(xué)上會有很多新發(fā)現(xiàn)。

到月球背面還有一個非常重要的原因，即開展低頻射電天文觀測，這一目標(biāo)應(yīng)該說天文學(xué)家夢寐以求，可以填補射電天文領(lǐng)域在低頻觀測段的空白。由于屏蔽作用，在地面上無法開展低頻射電的觀測。而地球磁環(huán)境的影響，使月球正面開展低頻射電觀測效果也不夠好。恰恰由于月球背面的磁環(huán)境非常干凈，沒有來自地球的無線電波干擾，是進行射電天文觀測的最佳場所，如果能利用這一自然地形架設(shè)天文望遠鏡，就好像把“天文臺”搬到了月球背面。

定了！嫦娥四號月球車叫“玉兔二號”

《環(huán)球時報》記者從國家航天局獲悉，嫦娥四號任務(wù)月球車全球征名活動于3日揭曉，月球車命名為“玉兔二號”。3日10時26分嫦娥四號成功著陸月球背面，隨即著陸器與巡視器分離，開始就位探測和巡視探測。

嫦娥四號著陸器與巡視器順利分離后，“玉兔二號”駛抵月球表面。著陸器上監(jiān)視相機拍攝的“玉兔二號”在月背留下第一道痕跡的影像圖，通過中繼衛(wèi)星順利傳回地面。

據(jù)介紹，嫦娥四號由著陸器和巡視器組成，共配置包括兩臺國際合作載荷在內(nèi)的8臺有效載荷，其中著陸器上安裝了地形地貌相機、降落相機、低頻射電頻譜儀、與德國合作的月表中子及輻射劑量探測儀等4臺載荷；巡視器上安裝了全景相機、測月雷達、紅外成像光譜儀和與瑞典合作的中性原子探測儀。嫦娥四號搭載的這些先進科學(xué)儀器將在月球背面通過就位和巡視探測，開展一系列研究。▲