雖為“孿生姊妹”卻有五大不同
——嫦娥四號的非凡之處

“嫦娥四號”是不是“嫦娥三號”的備份或者復(fù)制品？不少“航天迷”朋友們心中存有這個疑問。

備份的確是“嫦娥四號”原本的使命，但在“三姐”圓滿完成任務(wù)后，“四妹”被賦予了新的擔(dān)當——實現(xiàn)人類首次月球背面軟著陸和巡視勘察。可以說，這是一次真正意義上的首飛，也隨之帶來了一系列的新問題、新挑戰(zhàn)。為此，研究院科研人員精心設(shè)計與研制，使“嫦娥四號”“脫胎換骨”，成為與“三姐”不同的全新的航天器。備份變首飛，讓我們通過五大不同來領(lǐng)略“嫦娥四號”的非凡之處。

科學(xué)目標不同

“嫦娥三號”任務(wù)的科學(xué)目標是“測月、巡天、觀地”，即開展月球形貌與地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查，開展月表物質(zhì)成分和可利用資源調(diào)查，進行月球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)研究和日-地-月空間環(huán)境探測與月基天文觀測。

▲ 嫦娥四號著陸器熱試驗

而“嫦娥四號”任務(wù)的科學(xué)目標都是在月球背面完成的，包括實現(xiàn)月基低頻射電天文觀測，月球背面巡視區(qū)形貌、礦物組份探測和月球背面巡視區(qū)淺層結(jié)構(gòu)探測?！耙驗闆]有別的探測器到過月球背面，所以不論是探地形還是探月壤成分，應(yīng)該都是人類第一次獲得一手數(shù)據(jù)?！辨隙鹚奶柼綔y器項目執(zhí)行總監(jiān)張熇說。

工程目標不同

通過實施重大航天實踐推動工程的進步，是中國航天跨越發(fā)展的重要途徑和經(jīng)驗，月球探測工程更是如此?！版隙鹑枴比蝿?wù)的工程目標有三個：突破月面軟著陸、月面巡視勘察；研制月面軟著陸探測器和巡視探測器，建立地面深空站；建立月球探測航天工程基本體系，形成重大項目實施的科學(xué)有效的工程方法。習(xí)近平總書記評價：“‘嫦娥三號’任務(wù)圓滿成功，為我國航天事業(yè)發(fā)展樹立了新的里程碑，在人類攀登科技高峰征程中刷新了中國高度！”

站在這樣的起點上，“嫦娥四號”向著更高的山峰攀登，將任務(wù)的工程目標鎖定在兩個“首次”：國際上首次實現(xiàn)月球背面軟著陸和巡視勘察；首次實現(xiàn)地月L2點中繼星對地對月的測控、數(shù)傳中繼。

▲ 月球南極且大部分處于月球背面的艾特肯盆地，紅色代表高海拔地區(qū)、藍色為低海拔地區(qū)

▲ 探測器精測

有效載荷不同

“嫦娥四號”與“嫦娥三號”的身形和“骨架”相同，攜帶的裝備卻大為不同。

“嫦娥三號”攜帶的有效載荷大致可以分為三類：第一類是用來觀察月球的，主要設(shè)備包括全景相機、地形地貌相機、測月雷達等。第二類是用來觀測宇宙的，主要由月基光學(xué)望遠鏡承擔(dān)。第三類是用來觀察地球周圍的等離子層。三類載荷各有各的用處，相互配合。

“嫦娥四號”即將降落的月球背面，對于不少科學(xué)研究來說具有天然的優(yōu)勢?！霸卤撤浅！蓛簟?，可屏蔽地球無線電干擾?！睆垷勒f。因此，根據(jù)著陸區(qū)域和科學(xué)目標的變化，科研人員對“嫦娥四號”攜帶的科學(xué)載荷做了很大的調(diào)整，把8臺有效載荷帶往月球背面馮·卡門撞擊坑。著陸器攜帶地形地貌相機、降落相機、低頻射電頻譜儀等四臺有效載荷和一臺生物科普載荷，巡視器上共攜帶全景相機、紅外成像光譜儀、測月雷達等4臺有效載荷。值得一提的是，嫦娥四號探測器攜帶了2個“國際范兒”的有效載荷，分別由德國和瑞典研制。

著陸環(huán)境不同

“嫦娥三號”著陸區(qū)是月球正面的虹灣。那里布滿了月海玄武巖，地勢較為開闊、平坦，位于大型撞擊坑、月海、高地（山脈）交匯地區(qū)，有利于科學(xué)勘察目標的選擇，當然也有利于與地球的通信聯(lián)系。

據(jù)探測器系統(tǒng)項目產(chǎn)品保證經(jīng)理吳學(xué)英介紹，“嫦娥四號”的主著陸區(qū)——月球背面靠近南極的馮·卡門撞擊坑，著陸區(qū)面積比虹灣地區(qū)小了許多。因為月球背面山峰林立，大坑套小坑，很難找出再大一些、平坦一些的地方，供“嫦娥四號”安身。因此，嫦娥四號著陸器在凸凹不平“巴掌大”的地方軟著陸，需要具有比“嫦娥三號”更準確的著陸精度。

通信方式不同

不論人類的探測器飛到多遠，都需要深空測控通信系統(tǒng)作為聯(lián)絡(luò)的“紐帶”。由于深空任務(wù)周期長、通信時延大、鏈路帶寬有限、信號微弱等原因，深空測控通信實現(xiàn)起來更為困難，無論對星上設(shè)備還是對地面設(shè)備等都帶來新的挑戰(zhàn)。

對于落在被月球遮擋、沒有任何通信信號的地方的“嫦娥四號”來說，通信顯得難上加難。它無法像“嫦娥三號”那樣直接和地球上的親人們?nèi)〉寐?lián)系，“飛鴿傳書”的任務(wù)就落到“鵲橋”中繼衛(wèi)星的肩上。

通過早先發(fā)射并成功架設(shè)在地月拉格朗日L2點的中繼衛(wèi)星，實施與地面的通信信號“接力”，“嫦娥四號”才得以與地球保持聯(lián)絡(luò)。

除了以上五大不同，研制隊伍聚焦新任務(wù)、新環(huán)境、新狀態(tài)、新風(fēng)險，從軌道設(shè)計、動力下降策略、休眠喚醒策略等方面進行了系統(tǒng)設(shè)計，突破一系列必須解決的關(guān)鍵技術(shù)，同時制定了符合任務(wù)特征的故障預(yù)案，全力鑄就“嫦娥四號”非凡之旅。