国际舆论热议嫦娥四号探测器成功着陆月球背面

 资  讯 

嫦娥四号生物科普载荷试验结束:巡视器进入月夜休眠状态

即时 | 2019-01-18 09:42

国家航天局探月与航天工程中心消息:嫦娥四号任务搭载的生物科普载荷试验已经结束,从拍摄的图片观察,棉花的种子有发芽的迹象。目前,巡视器已进入月夜休眠状态,搭载的科普试验生物将在全封闭状态的生物科普试验载荷罐中慢慢分解,不会对月球环境造成影响。

(央视记者 崔霞 王世玉 李厦)

国际航天专家媒体高度关注“嫦娥四号”着陆月背

即时 | 2019-01-05 11:08

央视网消息(新闻联播):嫦娥四号成功着陆月球背面受到了多位国际航天专家及外国主流媒体的高度关注,认为这是历史性的成就。

俄罗斯联邦航天局局长罗戈津表达了祝贺,并强调,这是人类在月球背面的首次软着陆。

俄罗斯科学院空间研究所所长彼得鲁科维奇认为,嫦娥四号登陆月球背面是巨大技术成就。在此之前,世界上没有一个国家取得过这样的成就。

今日俄罗斯网站报道说,嫦娥四号传回的图片创造了历史,标志着人造探测器首次在月球背面着陆。

德国《明镜周刊》报道说,这次着陆是历史性的,是人类历史上首次发射探测器在月球背面着陆。

英国广播公司的报道说,中国这次太空探索是前所未有的。月球背面崎岖不平的地形,对探测器的安全着陆提出了特殊挑战。

美联社、路透社、法新社等国际主流通讯社也纷纷以“人类首次”来描述嫦娥四号成功着陆月球背面的消息。

玉兔二号巡视器继续月背行走 嫦娥四号部分有效载荷开机工作

即时 | 2019-01-05 10:41

图为着陆器地形地貌相机拍摄的玉兔二号在A点影像图。新华社发(国家航天局 供图)

“玉兔二号”全身照来了!“嫦娥四号”给拍的

即时 | 2019-01-05 09:49

记者从国家航天局获悉,“嫦娥四号”着陆器与“玉兔二号”巡视器分离后,按计划开展了相关工作。

“嫦娥四号”部分有效载荷开机工作

截至1月4日17时,着陆器上低频射电频谱仪的三根5米天线展开到位,德国的月表中子及辐射剂量探测仪开机测试,地形地貌相机拍摄的影像图陆续传回地面。

巡视器与中继星成功建立独立数传链路,完成了环境感知、路径规划,按计划在月面行走到达A点,开展科学探测。测月雷达、全景相机已开机,工作正常。其它有效载荷将陆续开机。此后,“嫦娥四号”将迎来月昼期间超过100度的高温考验。

“玉兔二号”择机“午休” 着陆器将继续工作

为了减少由于自身工作产生的热量,“玉兔二号”月球车将择机进入“午休”模式,只保留部分分系统工作,移动等分系统则停止工作,预计于1月10日唤醒。

而着陆器热控能力强,在月球午间仍能工作,地形地貌相机和其它有效载荷将继续展开相应的科学探测。

嫦娥四号登陆月背,这个缓冲拉杆很重要

即时 | 2019-01-04 07:15

科技日报合肥1月3日电 (记者 吴长锋) 记者从中科院合肥物质科学研究院获悉,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在月球背面软着陆。中科院合肥物质科学研究院固体物理研究所(以下简称固体所)为此次月背探测提供了软着陆用关键部件——缓冲拉杆,这是固体所继嫦娥三号任务之后,再次为嫦娥四号成功软着陆作出重要贡献。

月球背面就像一个“盾牌”,为地球挡住了陨石的直接撞击。月球背面陨石坑的数量远远多于正面,而且月面布满沟壑、峡谷、悬崖,平坦区域极少,这为嫦娥四号探测器月球背面软着陆以及月面巡视带来了巨大挑战。

科研人员介绍,嫦娥四号探测器着陆时,将面临4条主着陆腿着陆时间不一、冲击力分布不均带来的巨大风险,在极端条件下部分拉杆将承受更为强烈的冲击拉伸。因此,拉杆必须高效、可靠、稳定地发挥吸能作用。同时,由于着陆机构的整体重量受到严格约束,拉杆须在有限的体积、尺寸、重量和塑性变形条件下吸收尽可能高的能量。因此,拉杆材料必须具备极高的拉伸塑性、适中的抗拉强度和稳定的力学响应行为。同嫦娥三号一样,拉杆被确定为嫦娥四号着陆系统的关键重要件。

自2007年起,固体所承担拉杆材料的探索任务,历经预先研究、方案验证、初样研制、工艺研究及正样研制等过程,经过坚持不懈地刻苦攻关,奠定了调控拉杆材料组织与性能的理论基础,设计并制备出了各项性能指标及空间环境适应性均优于技术要求的材料及产品,取得了多项创新性成果。目前,该所正在承担预计将于2020年前后发射“火星一号”着陆器缓冲元件研制任务,前期已顺利通过方案以及初样产品验收,并正式转入正样研制阶段。

嫦娥四号落月前20多天忙啥?可不仅仅是为等天亮

即时 | 2019-01-04 07:15

嫦娥四号落月前20多天忙啥?  

1月3日,嫦娥四号成功踏足月球背面,让中国航天又一次创造了人类首次。

不过,它从2018年12月12日进入环月轨道至今,绕着月球飞了20多天才降落。许多网友表示不解:既然“起大早”,为啥要“赶晚集”?

不仅仅是为等天亮

有专家解释,嫦娥四号要等着陆区天亮。月球整体光照情况显示,嫦娥四号进入月球轨道时,它的预定着陆区南极艾肯盆地一带正在进入夜晚。黑灯瞎火降落,万一摔跟头怎么办?由于一个月夜相当于地球上的14天,所以它多飞一阵,等到落区太阳高照时降落,当然更加稳妥。

但北京航天飞行控制中心轨道专家组组长刘勇告诉科技日报记者,其原因不仅于此,还跟嫦娥四号的入轨倾角与落区位置有关。

刘勇说,嫦娥四号进入环月轨道时,其轨道面与地月连线基本垂直,而它的首选着陆点——位于艾特肯盆地中部的冯·卡门撞击坑,经度在180度左右。这意味着当时嫦娥四号的轨道并不经过落点,其间有大约270度的偏差。这需要通过月球自转,花费20多天逐渐弥补。

有网友发问:既然要等,干嘛不推迟半个月发射?这就涉及到发射窗口问题。

记者了解到,嫦娥四号的发射时间可不是随便选择的,要考虑很多约束条件,使它与日、地(包括地面点和近地轨道)、月(包括着月点)的相对关系满足任务需求。例如,奔月轨道需要调整近月点经度和飞行时间,让环月轨道临近着月点上空,为登月创造条件;奔月飞行过程中,要考虑太阳能帆板的受晒问题,要求太阳光入射方向与太阳帆板之间的夹角保持在一定范围内。此外在飞行和着陆过程中,还要考虑连续测控问题。这些约束条件有的决定发射月份,有的决定要在哪天、几点发射。嫦娥四号要在月背着陆,各种约束关系特别复杂,其形成发射机会的交集只在12月8日和9日各有2次,加起来也只有几分钟。正所谓“过了这村就没这店”。

中继通信不像打电话那么简单

除了上述原因,嫦娥四号这段时间也不是“闲逛”。刘勇说,出于工程上的考虑,嫦娥四号绕月期间一些设备需要开机进行测试,有足够的时间,才能让测试更完整,准备更充分。科工局消息透露,嫦娥四号进入环月轨道以来,进行了2次环月轨道修正,与“鹊桥”中继星进行了4次中继链路测试,开展了激光测距、三维成像、微波测距测速等导航敏感器在轨测试,为实施月球背面软着陆做好准备。

其中,中继通信链路的建立是确保任务成功的关键之一。

记者从中国航天科技集团五院了解到,鹊桥中继星于2018年12月14日成功与嫦娥四号着陆器、巡视器组合体建立了前向/返向通信链路连接。前向链路指地面站将遥控指令发给鹊桥并转发给嫦娥四号;返向链路指嫦娥四号将数据通过鹊桥转发到地面。

这可不像我们平时打电话那么简单。五院嫦娥四号中继星总体主任设计师孙骥介绍,当时嫦娥四号运行在环月轨道,鹊桥运行在距地球约45万公里的地月拉格朗日2点Halo轨道上。为了确保它们之间通信链路的正常建立,鹊桥上配置的4.2米伞状抛物面天线必须时刻精确指向嫦娥四号的航迹。在保证姿态指向的前提下,通过开启两个飞行器上的各类通信设备,建立X频段的通信链路。

嫦娥四号和鹊桥分别在各自的轨道上高速运行,因此通信链路的维持是个动态过程。孙骥说,要保证通信链路平稳可靠,要求鹊桥像诸葛亮一样,对嫦娥四号下一步的位置神机妙算,并保证自己的姿态准确地指向那里。鹊桥的伞状抛物面天线波束角极小,一个细微的姿态扰动,就会让通信链路出现“卡顿”。这对鹊桥要求十分苛刻,既要“算得准”,更要“指得准”。

嫦娥四号着陆器与巡视器顺利分离 玉兔二号驶抵月球表面

即时 | 2019-01-04 07:13

1月3日22时22分,嫦娥四号着陆器与巡视器顺利分离,“玉兔二号”巡视器驶抵月球表面。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“鹊桥”中继星顺利传回地面。

1月3日嫦娥四号探测器成功落月后,科技人员按计划开展了着陆器与巡视器分离各项准备工作,对“鹊桥”中继星状态、着陆点环境参数、设备状态、太阳入射角度等两器分离的实施条件,进行了最终检查确认。

1月3日15时07分,科技人员在北京航天飞行控制中心通过“鹊桥”中继星向嫦娥四号探测器发送指令,两器分离开始。记者从北京航天飞行控制中心飞控大厅屏幕上看到,嫦娥四号着陆器矗立月面,太阳翼呈展开状态。巡视器立于着陆器顶部,展开太阳翼,伸出桅杆。随后,巡视器开始向转移机构缓慢移动。转移机构正常解锁,在着陆器与月面之间搭起一架斜梯,巡视器沿着斜梯缓缓走向月面。22时22分,巡视器踏上月球表面。(央视记者:崔霞王刚 房轶婷 吴杰 王世玉 李晓东 单宏鑫 陶嘉树)

嫦娥四号成功着陆月背 人类探月开启新篇章

即时 | 2019-01-04 07:13

中新社北京1月3日电 (记者孙自法)肩负创造历史使命的中国嫦娥四号探测器3日成功创造了历史——顺利着陆于月球背面南极-艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑,并通过“鹊桥”中继星传回世界第一张近距离拍摄的月背影像图,揭开了古老月背的神秘面纱。

这是人类探测器首次实现月球背面软着陆、首次实现月背与地球的中继通信,从而开启了人类月球探测新篇章。

业内专家称,作为人类第一个实现月球背面着陆的探测器,嫦娥四号将会收获众多独特的科研成果,这对世界航天和天文发展都是巨大的贡献。成功着陆月背,“可以说是嫦娥四号的一小步、人类探月的一大步”。

嫦娥四号成功软着陆的预选着陆区位于月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近,其地形起伏达6000米,是太阳系中目前已知最大的撞击坑之一。科学家认为,月球背面比正面更为古老,冯·卡门撞击坑的物质成分和地质年代具有代表性,对研究月球和太阳系的早期历史具有重要价值。

中国探月工程嫦娥四号任务新闻发言人于国斌指出,月球背面是一片难得的宁静之地,屏蔽了来自地球的无线电信号干扰。嫦娥四号这次探测可以填补射电天文领域在低频观测段的空白,将为研究恒星起源和星云演化提供重要资料。

中国科学院月球与深空探测总体部主任邹永廖表示,根据目前的划分,月球分为克里普岩、斜长高地岩、艾特肯盆地三大地体,前两个地体已被美国、前苏联着陆巡视探测过,只有艾特肯盆地没有近距离就位探测过,相信嫦娥四号这次探测的处女地,在科学上会有很多新的发现。

“成功软着陆月背,意味着嫦娥四号任务已闯过月背通过中继星与地球的通信关、月背软着陆的落月关。”全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩认为,嫦娥四号闯过的这两关均属世界首次,技术复杂、风险巨大,对未来中国乃至世界的深空探测等航天技术发展都具有重要意义。他还提醒说,嫦娥四号后续还面临着陆器和巡视器的两器分离关、巡视器在月背开展巡视探测的移动关,也都非常关键。

众所周知,嫦娥四号探测器原本只是嫦娥三号任务的备份,此番成功着陆月背,也一举“逆袭”成为中国航天创造世界纪录的主角之一。中国探月工程专家指出,如果说嫦娥三号着陆月球正面的虹湾是降落华北平原,嫦娥四号着陆艾特肯盆地就相当于降落到千山万壑的云贵川高原。嫦娥三号让中国首次实现航天器登陆地外天体,嫦娥四号则推动中国进一步具备了全月球到达的能力。

官方消息称,嫦娥四号探测器后续将通过“鹊桥”中继星的中继通信链路,在地面控制下,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。

人们期待,嫦娥四号今后的月背探测之旅继续创造历史与辉煌,在38万公里外的太空、地球上永远见不到的月亮背面,实现人类更多首次和梦想。(完)

“嫦娥四号”这一落 为何选在月球背面?

即时 | 2019-01-04 07:13

新华网北京1月3日电(于子茹) 经过20多天的太空飞行,1月3日中午,“嫦娥四号”在月球背面预选着陆区——月球南极-艾肯盆地内的冯·卡门撞击坑着陆,成为世界第一个在月球背面软着陆和巡视探测的航天器。

“嫦娥四号”为什么要落到月球背面?为何要在太空飞行20多天后才落月?……近日,新华网记者专访了中国科学院院士、中国月球探测工程首席科学家欧阳自远,为您一一解答。

为何要落月球背面?

目前,全球已进行过一百多次探月活动,对月球背面开展过地形地貌影像图的编制和载人环月飞行对月球背面的观测。1959年苏联的“月球3号”首次编制出第一幅月球背面影像图,1968年美国的“阿波罗8号”第一次实施了载人环月飞行,观测月球背面的地形地貌,但是从来没有一个探测器在月球背面进行软着陆。于人类而言,月球背面仍犹如一个“秘境中的秘境”,有许多未知等待探测。

“通过对月球正面的探测,人类基本掌握了月球正面演化的历史,而月球背面则记录着月球更古老的历史。”欧阳自远说,“月球背面的地质情况与正面有所不同,研究这里的地质演化历史,对探索月球的形成和长达40多亿年的历史具有重要的意义”。

另外,来自宇宙空间的电磁波只能被地球接收到一部分,而地球的电离层又对低频辐射电磁波产生严重干扰,低频辐射电磁波难以在地球表面和月球正面被人类接收到。因此,科学家们一直希望找到一个地方,去研究来自宇宙空间的低频电磁信号。

“月球背面是科学家们梦寐以求的地方。”欧阳自远说,因为在那里是接收低频辐射的一个完美的场所。“只有到月球背面去,才能够获得这些人类从未得到过的信息,而这些信息将蕴藏丰富的科学内容”。

报道显示,“嫦娥四号”此次登陆月球背面的主要科学任务主要是开展月球背面低频射电天文观测与研究;开展月球背面巡视区形貌、矿物组份及月表浅层结构探测与研究,充实和完善月球最古老时期的演化历史;试验性开展月球背面中子辐射剂量、中性原子等月球环境探测研究。

为何要在太空飞行20多天后着月?

“嫦娥四号”于2018年12月8日发射成功,不久后就成功进入地月转移轨道,开始了向月球飞行的旅程,但为什么还需要经过20多天的太空飞行才能着陆月球?

欧阳自远说,“嫦娥四号”实现的是月球背面着陆,需要找准合适的时机与角度,而这合适的时机是指月球背面的昼夜时间。

地球有昼夜之分,月球的正面和背面也是有昼夜之分。“‘嫦娥四号’发射时,我们看到的月亮是个新月,也就是说月球的正面刚‘天亮’。从上弦月到满月再到下弦月,月球的背面也从黑夜转向白天。” 欧阳自远说,“嫦娥四号”发射和发射后的一段时间,月球的背面则是寒冷的黑夜,不能实施软着陆月球的背面,一定要等到月球背面阳光普照的白天,才能实施背面软着陆。

报道显示,据科研人员精确计算,算出在2018年12月30日的时候,太阳将再次照射到预定落区,而“嫦娥四号”还需调整角度,等真正着陆的时候,已经是2019年的1月初。

此外,在绕月飞行的这段期间内,“嫦娥四号”也有充分的时间进行变轨调整,使得自身处于最佳的降落轨道。

探测器可能遇到怎样的风险和挑战?

“嫦娥四号”是第一次着陆在月球背面的人类航天器,而要着陆到月球背面,探测器可能遇到怎样的风险和挑战,探测器又做了怎样的探月配备?

“如何建立与地球地面的联系,是首先要解决的问题。”欧阳自远说。

为此,去年6月,我国先把“鹊桥”月球中继星送入地月拉格朗日L2点的轨道,成功解决了探测器和地球地面之间的通信联络问题。

“相较于‘嫦娥三号’,本次的着落环境更为复杂。”欧阳自远补充说道,嫦娥三号着陆区是月球正面的虹湾,那里布满了月海玄武岩,地势较为开阔、平坦,位于大型撞击坑、月海、高地(山脉)交汇地区,有利于科学勘察目标的选择,当然也有利于与地球的通信联系。

欧阳自远介绍,嫦娥四号的主着陆区为月球背面南极的艾肯盆地内的冯·卡门撞击坑的地方,因为月球背面山峰林立,大坑套小坑,很难找出再大一些、平坦一些的地方供嫦娥四号安身。嫦娥四号着陆器在凸凹不平的地方软着陆,需要具有比“嫦娥三号”更准确地着陆精度。

“我们希望在冯·卡门撞击坑里找到更古老的岩石。”欧阳自远说,“月球车可以在坑中探测岩石的成分和分布,从而获知有关月球不为人知的历史”。

为了更好的完成探测工作,据介绍,“嫦娥四号”着陆器携带了地形地貌照相机、降落相机、低频射电频谱仪、德国的月表中子及辐射剂量探测器;月球车携带了全景相机、红外成像光谱仪、侧月雷达以及瑞典的中性原子探测仪。

“在月球车底下还放了一个雷达,月球车一边走,一边向地下发射雷达波。” 欧阳自远说,根据雷达波反射,就能知道月球浅表层的底下一共分了几层,结构是如何的。

人类首次!嫦娥四号成功着陆月球背面!

即时 | 2019-01-04 07:08

刚刚,嫦娥四号迎来新消息!

2019年1月3日上午10点26分,“嫦娥四号”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,并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图,揭开了古老月背的神秘面纱。

此次任务实现了人类探测器首次月背软着陆,首次月背与地球的中继通信,开启了人类月球探测新篇章。

嫦娥四号“奔月”都要做些啥?

此前,12月8日,嫦娥四号探测器在西昌卫星发射中心发射成功。

在先后经历了地月转移、近月制动、环月飞行之后,嫦娥四号今日实现了人类首次月球背面软着陆,开展月球背面就位探测及巡视探测。

据报道,嫦娥四号的科学任务主要是:开展月球背面低频射电天文观测与研究;开展月球背面巡视区形貌、矿物组份及月表浅层结构探测与研究;试验性开展月球背面中子辐射剂量、中性原子等月球环境探测研究。

此外,嫦娥四号的任务工程目标则锁定在两个“国际首次”:首次实现月球背面软着陆和巡视勘察;首次实现地月L2点中继星对地对月的测控、数传中继。

为何要选择月球背面?

神秘的月球背面,有许多未知等待着解答。

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,所以人类在地球上只能凭肉眼看见月球的正面,背面则看不见。月球背面到底是啥样,嫦娥四号探测器将第一次身临其境去感触。

对此,此前有航天专家接受采访时称,月球背面具有独特的电磁场环境和地质特征,特别适合开展低频射电探测等空间天文学研究和月球物质成分探测等科学研究。月球背面着陆探测尚属国际空白,也有利于增进人类对宇宙未知奥秘的认知。

嫦娥四号探测器项目执行总监张熇此前接受采访时也表示:“因为没有别的探测器到过月球背面,所以不论是探地形还是探月壤成分,应该都是人类第一次获得一手数据。”

月球背面“没信号”

嫦娥如何与地面联系?

说到如此厉害的“嫦娥奔月”,就不得不提“鹊桥”。由于嫦娥四号落在月球背面,其通信信号完全被月球遮挡,与地面通信十分困难。

为保障嫦娥四号抵达月背后与地球上的“娘家”联系,早在去年5月,给嫦娥四号奔赴月球背面“牵线搭桥”的“鹊桥”中继星,就已成功发射并顺利进入环地月拉格朗日L2点使命轨道,实现通信信号的“接力”。

值得一提的是,“鹊桥”中继星是世界首颗运行于地月拉格朗日L2点的通信卫星,也是世界首颗运行在地月L2点Halo轨道的卫星。

时间轴回顾“嫦娥四号”

2016年1月

嫦娥四号任务经国务院批准正式实施,包括中继星和探测器两次任务。

2018年5月21日5时28分

嫦娥四号任务鹊桥号中继星在西昌卫星发射中心发射升空。

探月工程嫦娥四号任务“鹊桥”中继星成功实施近月制动,进入月球至地月拉格朗日L2点的转移轨道。

2018年6月14日11时06分

探月工程嫦娥四号任务“鹊桥”中继星成功实施轨道捕获控制,进入环绕距月球约6.5万公里的地月拉格朗日L2点的Halo使命轨道。

中国国家国防科技工业局探月与航天工程中心在北京对外公布嫦娥四号月球探测器——着陆器和月球车外观设计构型。

2018年12月8日凌晨2时23分

中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器。

嫦娥四号探测器到达月球附近,成功实施近月制动,顺利完成“太空刹车”,被月球捕获,进入近月点约100公里的环月轨道。

2018年12月30日8时55分

嫦娥四号探测器在环月轨道成功实施变轨控制,顺利进入预定的月球背面着陆准备轨道。

1月3日上午10点26分,“嫦娥四号”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,并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图,揭开了古老月背的神秘面纱。

嫦娥四号着陆地点费思量 落月过程完全按照预想进行

即时 | 2019-01-04 07:05

嫦娥四号飞行约40万公里后,用时约690秒平稳着陆

翩然落月背 再赴广寒约

这一刻,注定要在人类的太空探索史上留下浓墨重彩的一笔。3日,飞行约40万公里之后,嫦娥四号探测器成功降落于月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区,实现了人类探测器首次月球背面软着陆和首次月背与地球的中继通信,开启了月球探测的新篇章。

“嫦娥四号原来是嫦娥三号的备份星,三号成功后备份转正份,那么第二次着陆要选择哪里?我们认为应该赋予四号更强的生命力和更多功能。从上世纪50年代开始,发射到月球的探测器和轨道器已经有100多个,但都是对月球正面的探测,至今没有任何一个月球探测器能够实现在月球背面软着陆。因此,经过反复论证,最终确定了嫦娥四号月球背面软着陆和巡视探测的总体方案。”中国探月工程总设计师、中国工程院院士吴伟仁解释了嫦娥四号任务的由来。

中国航天科技集团五院嫦娥四号探测器系统总设计师孙泽洲说,嫦娥四号任务实际上是“两器一星”,包括了着陆器、巡视器和“鹊桥”中继星,其中先期发射的中继星就是为了实现对地、对月的中继通信,而巡视器更多地被人们称为“月球车”。

月背任务克三难

由于月球绕地球公转的周期与月球自转的周期相同,所以月球总有一面背对着地球,这一面被称为月球背面。正因为背对地球,要在月球背面实现软着陆,探测器与地球的测控通信和数据传输成为首先要解决的难题。此外,月球背面并不像正面那样平坦,着陆区的选择及精准着陆也是难题。

在两位总设计师看来,嫦娥四号任务的技术难点主要体现在3个方面。

首先是地月L2点轨道的精确设计与控制,要使中继星稳定运行在L2点的轨道上。

其次是地月L2点远距离的数据中继。“选择L2点有很多好处,但也有不足之处,那就是距离月球7.9万公里、距离地球4万公里,遥远的距离让信号衰减的问题更棘手。地月之间通信、探测器的状态控制等,都要靠中继星来保障,还要考虑到通信时间、测控时间的延迟,因此,中继星的精准可靠至关重要。”孙泽洲解释说。

第三是复杂地形的安全着陆。吴伟仁打了个比方:“月球正面就相当于我国的大平原,地势平坦;但背面就有点像我国的西南山区,到处都是高山和撞击坑,月背可供选择的着陆区范围只有正面的1/8。嫦娥三号着陆时可供选择的区域范围长约300公里、宽约90公里,而嫦娥四号只能在有限的相对大的撞击坑里寻找相对平坦的位置作为着陆区,选择范围长宽各十几公里。此外,嫦娥三号当时是斜着降落的,嫦娥四号如果也是斜着下来就要撞山了。在复杂的地形下,嫦娥四号要近乎垂直降落,着陆时间短、航程短,风险确实比较大。”

精准落月有妙招

孙泽洲介绍,此次嫦娥四号的落月可以说是“正中靶心”,嫦娥四号全自主动力下降,通过惯性导航及与月面相对测量导航,按照既定制导率实现月球背面软着陆。

与嫦娥三号相似,嫦娥四号探测器也经历了点火准备、主减速段、快速调整段、接近段、悬停段、避障段以及缓速下降段等动力下降过程,实现从距离月面15公里高度安全下降至月球表面的软着陆。全过程用时约690秒。不同之处在于,嫦娥四号在15公里到8公里高度为倾斜下降,8公里之后就改为垂直向下,引入相对于月面的测量导航。孙泽洲解释:“这样就可以克服着陆区周边地形起伏的问题。”

为了增加着陆的安全性,嫦娥四号探测器会通过接力避障的方式。下降至2公里左右,探测器会做一次光学的初避障,主要识别大障碍。下降至100米左右,探测器会做一个悬停,利用激光敏感器实现精避障,识别0.2米障碍、坡度等,通过地形的最优识别方法找到安全区域降落。嫦娥四号的自主能力有很大提升,“如果找不到安全区域,嫦娥四号会选择相对次优的区域,还可以做水平机动调整。”

着陆地点费思量

嫦娥四号的首选着陆地点,是位于月球背面南极—艾特肯盆地中部的冯·卡门撞击坑。为什么选择这里?

孙泽洲解释说,月面不同纬度所面临的热控和能源设计是相互约束、相对矛盾的。如果降落到低纬度地区,光照条件好、能源获得充足,但对于热控是巨大的挑战;如果降落在高纬度地区,热控压力大大减少,但太阳能获取又受到影响。综合考虑多种因素,嫦娥三号按照中高纬度降落来进行设计,嫦娥四号在月球背面着陆的纬度也确定在40度—50度的范围内。

此外,探测器与中继星L2点的通信问题也是考虑因素之一。“如果探测器仰角太低,势必更容易受到周围山地的影响。我们希望探测器能够高仰角对中继星通信,这样一来,经度也大致确定了,大的区域范围就出现了。同时还要选择相对大一些、平坦一些的撞击坑,就确定了艾特肯盆地。”

艾特肯盆地是目前发现的太阳系固体天体中最大最深的盆地,直径大约2500公里,深度约12公里,90%的面积都分布在月球背面。“盆地确定后,还要筛选出有特点的撞击坑作为着陆地点。同时考虑到备份窗口的问题,选择的着陆点附近要有相邻的、条件合适的撞击坑。如果头一天的发射窗口没能如期发射,要在第二天发射,那么就要选择相邻经度13度左右的撞击坑作为备选着陆区。”孙泽洲表示,综合上述因素,最终确定冯·卡门和克雷地安撞击坑分别作为主选择和备份着陆区。

落月成功后,孙泽洲表示,整个过程完全按照预想进行,着陆非常平稳,并且着陆位置就是最初设定的理想着陆点。

技术创新多亮点

嫦娥四号突破了一批重大关键技术,实现了“七大创新”:实现世界首次月球背面软着陆与巡视探测,突破月球背面复杂地形地貌识别、高精度自主着陆控制与自主避障等技术;突破高增益可展开天线、地月拉格朗日L2点中继轨道设计等关键技术;突破强背景噪声环境下空间低频电场信号提取、空间低频电磁波高灵敏度接收等技术;突破运载火箭多窗口、窄宽度轨道设计,组合导航滤波优化,氢氧动力系统加注后推迟24小时发射等关键技术;突破星载激光角反射器研制,国际首次开展超地月距离的反射式激光测距试验;突破宽温变与高真空条件下的月表微型生态圈构造技术;首次开展国际载荷搭载和联合探测,完成月球中子及辐射剂量、中性原子分布等科学探测。

此外,嫦娥四号在技术上也进行了创新。

在轨道设计上,嫦娥四号更为精细化。“与嫦娥三号相比,嫦娥四号着陆时可选择的面积有限,因此必须提高着陆精度。直接手段就是精细化轨道设计,能够实现不同日期、不同窗口发射,都会定时定点着陆在预想着陆区。”孙泽洲说。

在着陆段的制导导航与控制方面,孙泽洲介绍,因为嫦娥四号的航迹中要经过很多撞击坑、环形山等,因此对动力下降过程的策略和各个分段的控制目标都进行了调整,提高了敏感器的性能。同时在测控通信方面做了技术调整,既要适应对地球的测控通信,在着陆过程和工作中还要和中继星通信,解调技术由原来的模拟解调变为数字解调。

最关键的是自主能力的提升。在动力下降过程中,原有的控制系统故障预案变成自主实现;在月面工作期间,可以自主休眠、自主唤醒,唤醒后也可以自主进入稳定工作状态。

科学研究开新篇

嫦娥四号软着陆之后开展的科学探测,也将创造多个首次。

吴伟仁表示,嫦娥四号的成功落月,表明我们具备了全月球到达的能力,基本上可以到达月球任何一个地点。在科学任务方面,嫦娥四号将进行月球背面低频射电天文观测与研究,开展月球背面巡视区形貌、矿物组分及月表浅层结构探测与研究,试验性开展月球背面中子辐射剂量、中性原子等月球环境探测研究。

吴伟仁解释说:“着陆器、巡视器将会考察着陆地区的地形地貌、地质构造,我们会得到第一张月球地下的剖面图,还会探测着陆地区的物质成分、月壤组成等。与此同时,还将测出月球背面的准确温度。”

据介绍,月球分为克里普岩地体、斜长高地岩地体、艾特肯盆地地体,只有艾特肯盆地地体没有被近距离巡视探测,具有很高的科研价值。而且月球背面的岩石更加古老,如果能够获取其物质成分信息,将有助于科学家了解月球的化学成分演化过程。

此外,在月球背面开展的低频射电天文观测也备受关注。“月球背面可以屏蔽电磁干扰,能够填补在地球和其他地方无法开展的100KHz—1MHz射电天文观测空白,有可能观察到40亿年前宇宙早期爆炸的暗黑地区的无线电波,将在行星际激波、日冕物质抛射和高能电子束产生机理等方面取得原创性成果。”孙泽洲说。

深空探测不停步

从嫦娥一号拍摄的全月球影像图,到嫦娥二号首次实现我国对小行星的飞越探测,再到嫦娥三号成功实现落月梦想、嫦娥四号实现月球背面软着陆……探月工程自2004年启动以来取得一个又一个突破,对我国月球及深空探测乃至航天事业的持续发展具有重大意义。这是继人造地球卫星、载人航天飞行取得成功之后我国航天事业发展的又一座里程碑,标志着我国已经进入世界具有深空探测能力的国家行列。

吴伟仁表示,党的十九大明确了建设航天强国的战略目标。我们要争取在2020年跻身航天强国行列、2030年进入世界航天强国前列。未来探月工程三期还将实施两次采样返回任务,分别命名为嫦娥五号和嫦娥六号任务,将首次采用无人月球轨道交会对接方式实现月面自主采样返回。

据了解,我国未来还将进行一系列深空探测工程重大任务,浩瀚宇宙,人类探索的脚步永不停歇。

飞行40万公里690秒平稳着陆 嫦娥四号光临月背大揭秘

即时 | 2019-01-04 07:05

这一刻,注定要在人类的太空探索史上留下浓墨重彩的一笔。3日,飞行约40万公里之后,嫦娥四号探测器成功降落于月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区,实现了人类探测器首次月球背面软着陆和首次月背与地球的中继通信,开启了月球探测的新篇章。

■ 哪些设备上月球?

“嫦娥四号原来是嫦娥三号的备份星,三号成功后备份转正份,那么第二次着陆要选择哪里?我们认为应该赋予四号更强的生命力和更多功能。从上世纪50年代开始,发射到月球的探测器和轨道器已经有100多个,但都是对月球正面的探测,至今没有任何一个月球探测器能够实现在月球背面软着陆。因此,经过反复论证,最终确定了嫦娥四号月球背面软着陆和巡视探测的总体方案。”中国探月工程总设计师、中国工程院院士吴伟仁解释了嫦娥四号任务的由来。

中国航天科技集团五院嫦娥四号探测器系统总设计师孙泽洲说,嫦娥四号任务实际上是“两器一星”,包括了着陆器、巡视器和“鹊桥”中继星,其中先期发射的中继星就是为了实现对地、对月的中继通信,而巡视器更多地被人们称为“月球车”。

■ 月背探测难在哪?

由于月球绕地球公转的周期与月球自转的周期相同,所以月球总有一面背对着地球,这一面被称为月球背面。正因为背对地球,要在月球背面实现软着陆,探测器与地球的测控通信和数据传输成为首先要解决的难题。此外,月球背面并不像正面那样平坦,着陆区的选择及精准着陆也是难题。

在两位总设计师看来,嫦娥四号任务的技术难点主要体现在3个方面。

首先是地月L2点轨道的精确设计与控制,要使中继星稳定运行在L2点的轨道上。

其次是地月L2点远距离的数据中继。“选择L2点有很多好处,但也有不足之处,那就是距离月球7.9万公里、距离地球4万公里,遥远的距离让信号衰减的问题更棘手。地月之间通信、探测器的状态控制等,都要靠中继星来保障,还要考虑到通信时间、测控时间的延迟,因此,中继星的精准可靠至关重要。”孙泽洲解释说。

第三是复杂地形的安全着陆。吴伟仁打了个比方:“月球正面就相当于我国的大平原,地势平坦;但背面就有点像我国的西南山区,到处都是高山和撞击坑,月背可供选择的着陆区范围只有正面的1/8。嫦娥三号着陆时可供选择的区域范围长约300公里、宽约90公里,而嫦娥四号只能在有限的相对大的撞击坑里寻找相对平坦的位置作为着陆区,选择范围长宽各十几公里。此外,嫦娥三号当时是斜着降落的,嫦娥四号如果也是斜着下来就要撞山了。在复杂的地形下,嫦娥四号要近乎垂直降落,着陆时间短、航程短,风险确实比较大。”

■ 如何选择着陆点?

嫦娥四号的首选着陆地点,是位于月球背面南极—艾特肯盆地中部的冯·卡门撞击坑。为什么选择这里?

孙泽洲解释说,月面不同纬度所面临的热控和能源设计是相互约束、相对矛盾的。如果降落到低纬度地区,光照条件好、能源获得充足,但对于热控是巨大的挑战;如果降落在高纬度地区,热控压力大大减少,但太阳能获取又受到影响。综合考虑多种因素,嫦娥三号按照中高纬度降落来进行设计,嫦娥四号在月球背面着陆的纬度也确定在40度—50度的范围内。

此外,探测器与中继星L2点的通信问题也是考虑因素之一。“如果探测器仰角太低,势必更容易受到周围山地的影响。我们希望探测器能够高仰角对中继星通信,这样一来,经度也大致确定了,大的区域范围就出现了。同时还要选择相对大一些、平坦一些的撞击坑,就确定了艾特肯盆地。”

艾特肯盆地是目前发现的太阳系固体天体中最大最深的盆地,直径大约2500公里,深度约12公里,90%的面积都分布在月球背面。“盆地确定后,还要筛选出有特点的撞击坑作为着陆地点。同时考虑到备份窗口的问题,选择的着陆点附近要有相邻的、条件合适的撞击坑。如果头一天的发射窗口没能如期发射,要在第二天发射,那么就要选择相邻经度13度左右的撞击坑作为备选着陆区。”孙泽洲表示,综合上述因素,最终确定冯·卡门和克雷地安撞击坑分别作为主选择和备份着陆区。

落月成功后,孙泽洲表示,整个过程完全按照预想进行,着陆非常平稳,并且着陆位置就是最初设定的理想着陆点。

■ 探测任务有哪些?

嫦娥四号软着陆之后开展的科学探测,也将创造多个首次。

吴伟仁表示,嫦娥四号的成功落月,表明我们具备了全月球到达的能力,基本上可以到达月球任何一个地点。在科学任务方面,嫦娥四号将进行月球背面低频射电天文观测与研究,开展月球背面巡视区形貌、矿物组分及月表浅层结构探测与研究,试验性开展月球背面中子辐射剂量、中性原子等月球环境探测研究。

吴伟仁解释说:“着陆器、巡视器将会考察着陆地区的地形地貌、地质构造,我们会得到第一张月球地下的剖面图,还会探测着陆地区的物质成分、月壤组成等。与此同时,还将测出月球背面的准确温度。 ”

据介绍,月球分为克里普岩地体、斜长高地岩地体、艾特肯盆地地体,只有艾特肯盆地地体没有被近距离巡视探测,具有很高的科研价值。而且月球背面的岩石更加古老,如果能够获取其物质成分信息,将有助于科学家了解月球的化学成分演化过程。

此外,在月球背面开展的低频射电天文观测也备受关注。“月球背面可以屏蔽电磁干扰,能够填补在地球和其他地方无法开展的100KHz—1MHz射电天文观测空白,有可能观察到40亿年前宇宙早期爆炸的暗黑地区的无线电波,将在行星际激波、日冕物质抛射和高能电子束产生机理等方面取得原创性成果。”孙泽洲说。

嫦娥四号七大创新

● 实现世界首次月球背面软着陆与巡视探测,突破月球背面复杂地形地貌识别、高精度自主着陆控制与自主避障等技术;

● 突破高增益可展开天线、地月拉格朗日L2点中继轨道设计等关键技术;

● 突破强背景噪声环境下空间低频电场信号提取、空间低频电磁波高灵敏度接收等技术;

● 突破运载火箭多窗口、窄宽度轨道设计,组合导航滤波优化,氢氧动力系统加注后推迟24小时发射等关键技术;

● 突破星载激光角反射器研制,国际首次开展超地月距离的反射式激光测距试验;

● 突破宽温变与高真空条件下的月表微型生态圈构造技术;

● 首次开展国际载荷搭载和联合探测,完成月球中子及辐射剂量、中性原子分布等科学探测。

“嫦娥四号”成功着陆月球背面 传回世界首张月背近照

即时 | 2019-01-03 21:22

央视网消息(新闻联播):今天上午10点26分,“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面预选着陆区,南极-艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内,这是人类航天器首次在月球背面软着陆。11点40分,嫦娥四号传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图。

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上午10点15分,嫦娥四号探测器从距离月面15公里处开始实施动力下降。通过姿态调整,悬停避障,于10点26分在月球背面冯·卡门撞击坑内自主着陆。

11点40分,嫦娥四号着陆器传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图。

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嫦娥四号选择月球背面进行探索,是因为这里常年背对地球,可以屏蔽来自地球的无线电信号干扰,为利用宇宙低频辐射研究太阳、行星及太阳系外天体提供可能。同时,月球背面对研究月球和太阳系早期历史具有重要价值。但是,探索月球背面,面临着无法与地球直接通信的难题,同时月球背面地形复杂,有大量的撞击坑、环形山,对着陆精度要求更高。因此,历史上人类探测器有20次着陆月球正面,而背面着陆次数为零。嫦娥四号在世界上首次借助地月中继通信卫星实现月球背面的测控通信,依靠自主避障等功能确保了首次月背着陆的成功。

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后续,嫦娥四号探测器将择机实施着陆器与巡视器分离,利用地形地貌相机等科学设备展开巡视探测和就位探测。嫦娥四号探测器还携带了多台国际合作载荷和月表生物科普试验载荷,为中外科学家探索太空提供了机会。

月球背面那些等待嫦娥四号破解的谜团

即时 | 2019-01-03 20:59

中国“嫦娥”系列探月工程历史回顾。

新华社北京1月3日电(记者喻菲、胡喆、全晓书)嫦娥四号降落的月球背面,高山和深谷叠现,别有一番风光。中科院月球与深空探测总体部主任邹永廖说,月球背面具有独特性质,嫦娥四号登陆的是从未实地探测过的处女地,或许能获得突破性发现。

未知世界

由于潮汐锁定,月球绕地球公转与自转的周期相同,因而地球上看到的月亮“景色”总是一样的。

在没有太空探测器的年代,月球背面一直是神秘的未知世界。

直到大约60年前,苏联的月球3号探测器传回了第一张月球背面的影像。大约50年前,美国阿波罗8号的3位宇航员在环月飞行时,成为最先亲眼看见月球背面的人类。

越来越多去往月球的探测器让人们发现,原来月球背面和正面如此不同:正面相对平坦,而背面崎岖不平、遍布坑坑洼洼的撞击坑。

邹永廖说,无论是物质成分、形貌构造还是岩石年龄,正面和背面都有很大差异。比如,从成分上看,月球正面约60%都被月海玄武岩覆盖,而背面几乎都是高地斜长岩。月球上有22个月海,19个分布在正面,只有3个很小的月海在背面。

此外,月球背面的月壳比正面厚,最厚处达150公里,而正面月壳厚度只有约60公里。为什么会这样?这依然是个谜。科学家提出过很多假说,但只有真正进行着陆探测才有可能揭开这个谜。

科学家认为,月球背面更为古老,对研究月球和太阳系的早期历史具有重要价值。地球上经历了多次沧海桑田,早已将自己的过往隐藏,对月球的探测或许能让人类更好地认识自己的家园。

“月球童年的经历,地球上也发生过。但由于地质活动,地球早年的痕迹已被抹去。要想了解地球久远的往事,月球或许能给我们答案。”中科院地质与地球物理研究所研究员林杨挺说。

期待惊喜

从上世纪50年代,人类发射到月球的探测器有100多次。但是月球背面着陆探测一次都没有。

“嫦娥四号着陆的艾特肯盆地目前属于处女地,在科学上会有很多新发现。”邹永廖说。

他说,艾特肯盆地是整个太阳系中最大最深的盆地,直径约2500公里,深十多公里。“我们可以在这里获取月球深部物质的信息,相信会在科学上有很大的惊喜。”

“月球背面的岩石更加古老。如果我们能获取更古老的岩石类型等物质成分信息,对我们了解月球的化学成分演化过程会有很大的帮助。”邹永廖说。

他说,在太阳系46亿年历史中,在39亿年前出现了小天体撞击高峰。为什么这个高峰出现在39亿年前而不是更早?目前科学家初步分析,艾特肯盆地可能就是39亿年前小天体撞击形成的。到那里开展精细探测,也许可以揭开这个科学之谜。

他说,月球车行走时,可以获取集地形地貌、物质成分、浅层结构于一体的综合地质剖面,这个剖面一旦建立起来,在国际上是首创,而且对揭示着陆区域地质演化历史、演化细节有重大贡献。

此外,嫦娥四号上中国、瑞典、德国合作的载荷还将对月面中子与辐射剂量、中性原子等月表环境进行探测,研究宇宙辐射、太阳风与月面物质相互作用的情况。

科学家说,人类以及探测器在月球上会受到宇宙射线、太阳风等的损伤。月表环境探测将为人类重返月球以及月球探测器设计等提供重要帮助。

聆听宇宙

天文学家一直希望找到一片完全宁静的地区,监听来自宇宙深处的微弱电磁信号。在地球上,人们日常生产生活的电磁环境会对这样的观测产生严重干扰。

而月球背面是一片难得的宁静之地,因为月球自身屏蔽了来自地球的各种无线电干扰信号。

“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。”邹永廖说。

这样的天文观测是研究太阳、行星及太阳系外天体的重要手段,也将为研究恒星起源和星云演化提供重要资料。

嫦娥四号着陆器、中继星以及与中继星一同发射的一颗环月小卫星上分别安装了中国和荷兰科学家研制的低频射电探测器。

国家天文台研究员平劲松说,荷方的探测仪可探测地球两极的射电爆发,中方的仪器可以探测宇宙更远的目标。

科学家或将窥见大爆炸后宇宙如何摆脱黑暗,点亮第一代恒星从而迎来“黎明时代”的信息。

人类首次“打卡”神秘月球背面!跟着嫦娥四号一起来看

即时 | 2019-01-03 19:11

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