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“嫦娥四号”为何要落月球背面--财经--公民网
更新时间:2019-01-07

遵照工程技能上可行、科学上有特点的准则,“嫦娥四号”的着陆区选在月球背面南极-艾肯盆地内的冯·卡门撞击坑内,这是因为该撞击坑领有较高的科学探测价值,且地势较为平坦,可能同时满足科学和工程上的恳求。对该撞击坑的着陆和探测,可能揭示月球形成和演变的一些关键问题,在月球科学研究中具备划时代的意思。“嫦娥四号”将分析该地区的地表特色和地下构造,为理解月球、地球、太阳系演化供应第一手线索。

“嫦娥四号”的月球车虽与“嫦娥三号”携带的“玉兔号”月球车外形和分量一样,是寰球目前分量最小的月球车,但由于要首次在月球背面软着陆和巡视,因此针对月球背面庞杂的地形条件、中继通信新的需要、极大的温差和科学目标的实际需要等因素,对“嫦娥四号”月球车进行了适应性更改和有效载荷配置调解,在运动保险、能源供给、科学探测和测控通信等方面均做了特殊的设计。尤其在线路方面进行了设计改进和试验验证,使它更富强,既不怕极热极冷的“广寒宫”,又能完成更多新义务。

“嫦娥四号”全体飞翔进程包含发射入轨段、地月转移段、近月制动段、环月飞行段、环月降轨段、能源下降段,终极着陆到月面。期间,着陆器和巡视器组合体通过“鹊桥”月球中继星与地面树立高下行通信链路。着陆胜利后,着陆器将择机完成巡视器开释。着陆器、巡视器辨别开展科学探测,并通过“鹊桥”将数据传回地球。

经由20多天的太空飞行,“嫦娥四号”很快将着陆于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,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”落月探测器是2018年12月8日升空的,2018年12月12日进入月球轨道。那么,“嫦娥四号”为什么要落到月球背面?落到月球背面有哪些艰难?

通过已发射的大量绕月探测器懂得到,月球背面具备不同于月球正面的地质结构,多“山”多“谷”,所以对研究月球和地球的早期历史存在主要价值。地球上经历了屡次桑田桑田,早期地质历史的痕迹早已消失殆尽,只能寄望于从月球上仍保存完好的地质记录中挖掘地球的早期历史。因此,对月球背面开展形貌、物质组成、月壤和月表浅层构造的就位与巡视综合探测,可促进对月球早期演化历史的新认知,对研究地球的早期历史也有重要价值。

在月球背面着陆意思大

月球背面着大陆点,大红圈为南极-艾肯盆地,小红圈为冯·卡门撞击坑。

“嫦娥四号”月球车外观设计构型。

“嫦娥四号”任务的工程目标主要有两个:研制、发射月球中继通信卫星,实现国际首次地月L2点的测控及中继通信;研制、发射月球着陆器和巡视器,实现国际首次月球背面软着陆和巡视探测。

所谓近月制动就是给高速飞行在地月转移轨道的航天器减速,使其被月球的引力捕捉,进入环月轨道。“嫦娥四号”经过约110小时飞行后,以10千米/秒左右的速度和月球相遇。此时它与月球的相对速度约为2.4千米/秒。到达制动点时,它须要通过减速发念头反推将速度降下来,制动量约为800米/秒,即将原本2.4千米/秒的相对速度降落到1.6千米/秒左右。“嫦娥四号”的“刹车”力度需要极其精准。假如“刹车重了”,例如每秒的速度多减30米,可能会导致它撞上月球;如果“刹车轻了”,探测器速度过大的话,月球引力也会拉不住它。

适应新任务改进多多

尔后,我国探月工程将实施第四期工程,重要任务包括开展以机器人为代表的月球南北极探测,而后建立无人的月球科考站。最终,我国将实现载人登月的宏伟目标。

经过约110小时奔月飞行,2018年12月12日16:45,“嫦娥四号”成功实施了近月制动,顺利完成“太空刹车”,被月球捕获,进入了环月轨道。此前的12月12日16:39,“嫦娥四号”在距月面129千米处成功履行了7500牛发动机点火,约5分钟后发动机畸形关机,“嫦娥四号”顺利进入近月点100千米的环月轨道,近月制动获得圆满成功。

▼与“嫦娥三号”着陆器比较,“嫦娥四号”着陆器增加了3根5米长的低频射电频谱仪天线。

(责编:赵爽、仝宗莉)

此外,“嫦娥四号”的月球车还针对“玉兔号”在履行任务过程中遇到的一些问题,有针对性地进行了电缆设计的改良和试验。“嫦娥四号”的月球车仅在电缆钩挂、摩擦方面就做了上千次试验,同时也尽量减少电缆裸露在外的面积,减少电缆的故障危险。

另外,由于被地球潮汐锁定、月球的自转与公转周期相等同起因,在地球上永远看不到月球的背面,只有约59%的月面能被地球观测到。所以对天文学研究而言,月球背面是一片难得的宁静之地。接收遥远天体发出的射电辐射是研究天体的主要手段,称为射电观测。由于这些天体的距离遥远,电磁信号十分幽微,所以在地球上,日常生产生活的电磁环境会对射电天文观测发生显明搅扰,因此天文学家始终渴望找到一片完全安静的地区,监听来自宇宙深处的幽微电磁信号。月球背面可屏蔽来自地球的各种无线电烦扰信号,因此在那里能监测到地面和地球附近的太空无奈分辨的电磁信号,研究恒星起源和星云演化,有望取得重大地舆学成果。

“嫦娥四号”一路奔月宫

“嫦娥四号”任务完成后,我国将实行探月三期任务,发射“嫦娥五号”采样返回器,它由回升器、着陆器、轨道器、返回器四个部分组成,将完成探月工程的重大超越——带回2千克月球样品。

月球背面的地形很复杂,陨石坑更多,大坑套小坑,地势更陡峭,山峰林破,很难找出再大一些、平坦一些的地方供“嫦娥四号”安身。因为“嫦娥四号”要在凹凸不平的处所软着陆,所以需要存在比“嫦娥三号”更准确的着陆精度。为了不撞到峭壁,“嫦娥四号”具备很高的自主导航跟避障功能,以便自主寻找地势相对平坦的地区进行着陆,采取近乎垂直的着陆方式。

“嫦娥四号”落月探测器升空后,因为准时发射、准确入轨,原盘算在近月制动前实行的3次轨道中途修正,只于2018年12月9日进行了1次,达到了预期目标。

“嫦娥四号”在月球背面冯·卡门撞击坑实现软着陆后,将进行太阳电池翼开展并充电、定向天线发展并指向地球和推进剂钝化等一系列月面初始化工作。其巡视器与着陆器配合实现巡查器解锁分辨、转移释放、驶离等动作,巡视器到达月面。此后,在“鹊桥”月球中继星的支持下,着陆器发展就位探测,巡视器按照任务整体打算对探测点逐一进行科学探测,并把探测数据传回地面。

月球正面有较为辽阔的平原,诚然也有良多陨石坑,但即使是坑底也绝对平坦,所以“嫦娥三号”是以弧形轨迹缓慢着陆。

  月背着陆“鹊桥”先行

“嫦娥四号”的着陆方法与工作状态跟“嫦娥三号”也有很大差异,性能上有很大提升,这是因为“嫦娥三号”相称于在华北平原着陆,而“嫦娥四号”则相当于在崇山峻岭的云贵川地域着陆。

作为“嫦娥三号”的备份,“嫦娥四号”仍由着陆器和巡视器组成,然而因为“嫦娥四号”与“嫦娥三号”的科学目标不同,因而两者所装载的科学载荷有明显变革,更换了部分科学载荷,其中最主要的特点是装载了国际科学载荷。

不过,正是由于在地球上永远看不到月球的反面,所以在月球背面着陆的探测器不能直接跟地球站进行无线电通信。为此,我国于2018年6月14日先把“鹊桥”月球中继星送入地月拉格朗日2点(简称地月L2点)的轨道。在这个使命轨道上,“鹊桥”能同时看到地球和月球背面,并具备在1000米/秒高速在轨翱翔中,速度操纵精度误差不大于0.02米/秒的超强本领,从而可为在月球背面着陆的“嫦娥四号”与地球站之间供给通讯链路,传输测控通信信号和迷信数据。

目前寰球已进行过130多次探月活动,包括用探测器撞击过月球背面,然而素来不一个探测器在月球背面进行软着陆。

原标题:“嫦娥四号”为何要落月球背面

有些人可能会问:在环月轨道运行这段时间内探测器都干什么了?据悉,“嫦娥四号”落月探测器调剂了环月轨道高度和倾角,开展了与“鹊桥”月球中继星的中继链路在轨测试和导航敏感器在轨测试,以确保“嫦娥四号”最终能进入预约的着陆区,择机实施月球背面软着陆。

“嫦娥三号”在长月夜零下180℃的环境中是不能工作的,而“嫦娥四号”将采用新的能源供给方式——同位素温差发电与热电综合利用技巧,以保障其渡过酷寒漫长的月夜及畸形开展探测工作,在国内首次实测月夜期间浅层月壤的温度。

其科学目的重要有三个:开展月球背面低频射电地理观测与研究;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讨;实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。