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揭秘嫦娥四号的五大非凡之处

揭秘嫦娥四号的五大非凡之处

  2018年12月08日 稿源:中国空间技术研究院
  嫦娥四号是不是嫦娥三号的备份或者复制品?不少“航天迷”朋友们心中存有这个疑问。据研制嫦娥四号探测器的中国空间技术研究院(以下简称“研究院”)的科研人员介绍,备份的确是嫦娥四号原本的使命,但在“三姐”圆满完成任务后,“四妹”被赋予了新的担当——实现人类首次月球背面软着陆和巡视勘察。
  可以说,这是一次真正意义上的首飞,也随之带来了一系列的新问题、新挑战。为此,研究院科研人员精心设计与研制,使嫦娥四号“脱胎换骨”,成为与“三姐”不同的全新的航天器。备份变首飞,让我们通过五大不同来领略嫦娥四号的非凡之处。
  科学目标不同
  嫦娥三号任务的科学目标是“测月、巡天、观地”,即开展月球形貌与地质构造调查,开展月表物质成分和可利用资源调查,进行月球内部的结构研究和日-地-月空间环境探测与月基天文观测。
  而嫦娥四号任务的科学目标都是在月球背面完成的,包括实现月基低频射电天文观测,月球背面巡视区形貌、矿物组份探测和月球背面巡视区浅层结构探测。“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”,嫦娥四号探测器项目执行总监张熇说。
  工程目标不同
  通过实施重大航天实践推动工程的进步,是中国航天跨越发展的重要途径和经验,月球探测工程更是如此。嫦娥三号任务的工程目标有三个:突破月面软着陆、月面巡视勘察;研制月面软着陆探测器和巡视探测器,建立地面深空站;建立月球探测航天工程基本体系,形成重大项目实施的科学有效的工程方法。习近平总书记评价:“嫦娥三号任务圆满成功,为我国航天事业发展树立了新的里程碑,在人类攀登科技高峰征程中刷新了中国高度!”
  站在这样的起点上,嫦娥四号向着更高的山峰攀登,将任务的工程目标锁定在两个“首次”:国际上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。
  有效载荷不同
  嫦娥四号与嫦娥三号的身形和“骨架”相同,携带的装备却大为不同。
  嫦娥三号携带的有效载荷大致可以分为三类:第一类是用来观察月球的。主要设备包括全景相机、地形地貌相机、测月雷达等;第二类是用来观测宇宙的。主要由月基光学望远镜承担;第三类是用来观察地球周围的等离子层,各有各的用处,相互配合。
  嫦娥四号即将降落的月球背面,对于不少科学研究来说具有天然的优势。“月背非常‘干净’,可屏蔽地球无线电干扰”,嫦娥四号探测器项目执行总监张熇说。因此,根据着陆区域和科学目标的变化,科研人员对嫦娥四号携带的科学载荷做了很大的调整,把8台有效载荷带往月球背面冯·卡门撞击坑。着陆器携带地形地貌相机、降落相机、低频射电频谱仪等四台有效载荷和一台生物科普载荷,巡视器上共携带全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达等4台有效载荷。值得一提的是,嫦娥四号探测器携带了2个“国际范儿”的有效载荷,分别由德国和瑞典研制。
  着陆环境不同
  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。
  据探测器系统项目产品保证经理吴学英介绍,嫦娥四号的主着陆区为月球背面靠近南极一个叫冯·卡门撞击坑的地方,这里着陆区面积比虹湾地区小了许多,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。因此,嫦娥四号着陆器在凸凹不平“巴掌大”的地方软着陆,需要具有比嫦娥三号更准确的着陆精度。
  通信方式不同
  不论人类的探测器飞到多远,都需要深空测控通信系统作为联络的“纽带”。由于深空任务周期长、通信时延大、链路带宽有限、信号微弱等原因,使得深空测控通信实现起来更为困难,无论对星上设备还是对地面设备等都带来新的挑战。对于落在被月球遮挡、没有任何通信信号地方的嫦娥四号来说,通信显得难上加难。它无法向嫦娥三号那样直接和地球上的亲人们取得联系,“飞鸽传书”的任务就落到“鹊桥”中继卫星的肩上。
  通过早先发射并成功架设在地月拉格朗日L2点的中继卫星,实施与地面的通信信号“接力”,嫦娥四号才得以与地球保持联络。
  除了以上五大不同,研制队伍聚焦新任务、新环境、新状态、新风险,从轨道设计、动力下降策略、休眠唤醒策略等方面进行了系统设计,突破一系列必须解决的关键技术,同时制定了符合任务特征的故障预案,全力铸就嫦娥四号非凡之旅。


铁打的营盘流水的兵,让我们用心守护零点花园。
很期待月背的科研结果报道


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