“蟾宫后院”千古人未 嫦娥四号完美一落,人类探测器首次在月球背面软着陆,

这是人类第一次揭开古老月背的神秘面纱。经过20多天环月飞行,2019年1月3日10时26分,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,实现人类探测器首次月背软着陆。

■降落

自主选定相对平坦区域

经过约38万公里、26天的漫长飞行,1月3日,嫦娥四号进入距月面15公里的落月准备轨道。北京航天飞行控制中心大厅内,随着现场工作人员一声令下,嫦娥四号探测器从距离月面15公里处开始实施动力下降,探测器的速度逐步从相对月球1.7公里每秒降为零。

在6到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。最终,在反推发动机和着陆缓冲机构的“保驾护航”下,一吨多重的探测器成功着陆在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区。

嫦娥四号着陆区地形起伏达6000米,是太阳系中已知最大的撞击坑之一,被认为对研究月球和太阳系早期历史具有重要价值。后续,嫦娥四号探测器将通过“鹊桥”中继星的中继通信,开展设备工作模式调整等工作,择机实施着陆器与巡视器分离。

■探索

6种生物带上了月球

由于潮汐锁定,月球绕地球公转与自转的周期相同,从地球上看到的月亮“景色”总是相同的。直到大约60年前,苏联的月球3号探测器才传回了第一张月球背面影像,原来月球背面和正面如此不同。为什么会这样?现在依然是个谜,只有着陆探测才有可能揭开这个谜。

瑞典航天局太阳系统科学部部长科勒说,首次月球背面软着陆是中国的巨大成就,“我们非常高兴能成为这次任务的一部分”。

嫦娥四号任务包含了4台国际载荷,为全球更多科学家提供了太空探索的机会,集中人类智慧破解宇宙谜题。嫦娥四号任务携带了中国和荷兰科学家研制的低频射电探测器。“到月球背面开展低频射电天文观测是天文学家梦寐以求的,可以填补射电天文领域上在低频观测段的空白。”中科院月球与深空探测总体部主任邹永廖说。

嫦娥四号还将棉花、油菜、土豆、拟南芥、酵母和果蝇6种生物带上了没有生命的月球,它们形成一个微型生物圈。人们期待月亮上能绽放出第一朵花。月球的夜晚究竟有多冷,中国科学家还没有确切数据。嫦娥四号的任务还包括给月球测量“体温”。

五院嫦娥四号巡视器总体主任设计师申振荣说,去月球背面探测是中国为世界作出的贡献。“虽然我们现在还不知道最终能探测到什么,但是这一探测有可能会影响好几代人。”据新华社

嫦娥四号落月示意图

嫦娥落月背到底有多难?从离月15公里到离月2米,每一步都惊心动魄

嫦娥四号3日降落在月球南极-艾特肯盆地冯·卡门撞击坑。整个降落过程可谓惊心动魄,探月专家详细介绍了这一过程。

中国探月工程总设计师吴伟仁老家在四川。他比喻说:嫦娥四号探测器从距离月面15公里处开始实施动力下降。嫦娥三号好比降落在华北大平原,而嫦娥四号好比降落到中国西南的崇山峻岭中。

他说,嫦娥四号着陆区相当于嫦娥三号着陆区的八分之一,且落区周围有海拔10公里高的山,艾特肯盆地冯·卡门撞击坑的海拔为负6公里,因而与嫦娥三号平滑的抛物线降落轨迹不同,嫦娥四号是接近垂直降落。

“着陆时间短、难度大、风险高,对我们是一个很大的考验。”吴伟仁说。他说,在落月过程中,嫦娥四号绝大部分继承了嫦娥三号月面软着陆技术,整个过程690秒,全部依靠探测器自主完成,地面可通过中继星看到降落过程,但不实施干预。

航天科技集团五院嫦娥四号探测器总设计师孙泽洲说:“我们对于月面地形的信息主要来自以前环月遥感数据,包含嫦娥一号、嫦娥二号以及一些国外卫星的遥感数据。但这些数据都不能给我们提供足够精度的地形信息,我们不可能知道哪个地方有大石头,更多的是整体的宏观信息和统计概率,最后着陆还是要靠探测器自主识别障碍与避障。”

五院嫦娥四号探测器项目总监张熇说,嫦娥四号在系统设计上考虑了如何提高着陆的精度,在环月阶段增加了轨道修正,在动力下降控制策略上进行了调整。探测器要在距离月面比较高时候就达到着陆区的上方,然后垂直下降,这样航迹上复杂崎岖的地形就不会对着陆带来影响。

五院嫦娥四号着陆器总体主任设计师李飞介绍,落月阶段首先通过变推力发动机让探测器减速,将探测器相对月球的速度从1.7公里每秒降到接近为零,就像汽车刹车,然后调整探测器的姿态,垂直下降。

五院嫦娥四号探测器副总设计师吴学英说,探测器距离月面两公里左右时,先实施一次粗避障,通过光学成像,利用太阳光造成地形的投影,来识别障碍,这时它可以识别大的陨石坑和大石块。

之后,嫦娥四号在距离月面100米处悬停,利用激光扫描来实现精避障,这时它能识别更小的障碍,同时也能识别地面的坡度,通过计算,寻找到一个较为安全的地点作为着陆点。

然后探测器再次下降,最后距离月面2米时发动机停止工作,探测器以自由落体的方式降落,着陆器上的四条腿把着陆的冲击能量缓冲掉,让着陆器稳稳地落在月面。据新华社

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