“嫦娥四号”月球探测器将首次着陆月球背面

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2013年12月成功着陆月球表面的“嫦娥三号”探测器模拟图

“嫦娥四号”的奔月任务将分两步进行:第一步,今年上半年,向地月引力平衡点拉格朗日L2点发射“嫦娥四号”的中继卫星,以解决地面与月球背面的通信和测控问题;第二步,约半年后,发射“嫦娥四号”的着陆器和巡视器,对月球背面开展着陆巡视探测。这是中国探月工程又一次踏上征程,将书写人类探索月球的新篇章。国际权威学术期刊《自然》预测2018年全球科技大事件,嫦娥四号任务“榜上有名”。

“‘嫦娥四号’着陆月球背面,将是人类首次对月球背面进行着陆探测。我国将在‘嫦娥四号’的中继卫星上搭载两颗小卫星,做射电干涉试验,探测宇宙‘黑暗时代’。”全国政协委员、中国科学院国家空间科学中心研究员吴季说。

由于被地球潮汐锁定,月球只能永远以同一面朝向地球。人类在地球上不仅从未见过月球背面,通信信号也会被阻隔。地月拉格朗日L2点位于地球与月球的延长线上,距地面约45万千米。全国政协委员、中国航天科技集团五院党委书记赵小津说,在这个位置布置一颗中继卫星,既能“看到”月球背面,也能“看到”地球,可以将“嫦娥四号”着陆器和巡视器获取的科学数据传回地球,并通过中继卫星提供“嫦娥四号”软着陆及月面工作期间的测控支持。

此前,我国为了满足载人航天等任务的测控需求,发射了“天链一号”系列中继卫星,部署在距地面约3.6万千米的地球同步轨道。“嫦娥四号”中继卫星的用途和技术途径与之相似,轨道距离却远了十多倍,技术难题随之而来。此前有航天专家指出,相比地面口径可达数十米的天线,无论是中继卫星还是“嫦娥四号”探测器,天线的口径都不可能太大,因而只能用窄波束天线实现较大容量的数据传输,这对天线的指向精度要求极高。

赵小津说,这颗中继卫星的研制是在“嫦娥四号”任务方案确定之后提出的,研制周期只有2年多时间,而且面临全新的轨道和任务要求。与其他中继卫星4年以上的研制周期相比,时间非常紧张。经过努力,五院科研团队攻克了地月拉格朗日L2点轨道设计与控制、远距离中继通信等关键技术,如期完成了研制任务,产品各项指标完全符合任务需求。

中继卫星完成在轨测试后,我国计划在下半年发射“嫦娥四号”,让它降落在月球南极附近的艾特肯盆地。

“嫦娥四号”本是“嫦娥三号”的备份。不过赵小津表示,“嫦娥四号”的着陆方式、工作状态跟“嫦娥三号”有很大区别,性能上也有很大提升。

2013年12月,“嫦娥三号”成功降落在月球正面雨海北部区域。月球上的“一天”大约相当于地球上的28天,昼、夜各占一半,温差可达300摄氏度以上。为了熬过寒冷漫长的月夜,“嫦娥三号”采取了休眠策略,借助放射性同位素热源加两相流体回路技术维持体温,满足基本的能源需求,等到太阳出来再自主唤醒。“嫦娥四号”的能源方式更进一步,凭借同位素温差发电与热电综合利用技术,不仅能安然度过月夜,还能开展一些测量工作。

2014年1月,“嫦娥三号”带上月球的“玉兔”月球车出现异常,故障始终未能排除,让千万网友痛心不已。有了前车之鉴,科研团队对“嫦娥四号”巡视器进行了改进,增加了可靠性。“我相信这次肯定不会出现同样的问题。”赵小津说。

相比“嫦娥三号”任务,“嫦娥四号”将更深层次、更全面地科学探测月球地质、资源等信息,完善月球的档案资料。航天专家庞之浩认为,对月球背面进行区域性详查和精查十分重要。深入了解月球背面,对研究月球的起源和演变、调查月球地质和资源情况等有重要作用;同时那里不受来自地球的无线电波干扰,是建造科研基地的理想圣地。

在我国探月工程三步走计划中,“绕、落”任务已经完成,下一步将发射“嫦娥五号”探测器,从月球采集2千克月壤带回地球。按照原本的计划,“嫦娥五号”应该在2017年底由“长征五号”火箭发射,由于此前“长征五号”遥二火箭发射失败,“嫦娥五号”任务也相应推迟。

赵小津说,目前“嫦娥五号”处于存储状态,发射时间还不能确定,要先等“长征五号”遥三、遥四火箭发射成功,确保火箭可靠性达到要求。如果一切顺利,“嫦娥五号”任务有望2019年实施。

赵小津介绍,目前科学家已经开始了探月四期工程的规划,希望国家能尽快立项。在四期工程中,希望能开展月球基地的建设,先由智能机器人操作,不断组装扩大,为载人登月奠定基础。未来,月球基地可以开展科学试验,也可以作为深空探测的中转站。“我们希望在2025年左右能开始月球基地的建设,2030年左右实现载人登月。这样的规划也是对探月三期工程的延续。”他说。

责任编辑:实习编辑 臧航

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