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嫦娥四号升空在即它计划首次在月球背面着陆

发布时间:2019-04-08 11:51:43

12 月 8 日,长征三号乙运载火箭将在西昌卫星发射中心搭载嫦娥四号计划的着陆器和月球车发射升空。嫦

12 月 8 日,长征三号乙运载火箭将在西昌卫星发射中心搭载嫦娥四号计划的着陆器和月球车发射升空。嫦娥四号计划有望实现人类首次在月球背面投放着陆器和月球车智操盘
,并将首次实现人类航天器在地月 L2 点对地对月中继通信。

由于月球绕地球公转的周期和月球自转的周期相同,月球始终以同一面面对地球,人类一直对月球的另外一面知之甚少。此前通过发射月球卫星进行遥感观测石墨电极
,科学家发现月球背面和正面有着明显的差异:背面的地壳比正面着厚得多、古老得多,而且有更多、更深的陨石坑。

月球正反两面为什么有这么大的差异?这个问题目前仍然困扰着科学家,而嫦娥四号计划有望通过让探测器在月球背面着陆,帮助我们解答这个谜题。不过要实现这个雄心勃勃的计划,科学家们面临着不小的挑战。

首先是月球表面复杂的地面状况和极端的温差。之前嫦娥三号月球车“玉兔号”就曾因为月球昼夜的极端温差,出现了电缆短路的问题。为了应对这样极端的情况,嫦娥四号月球车在运动安全、能源供给、科学探测、测控通信等方面均作了特殊设计。比如为月球车配备了同位素热源,保障仪器设备在月夜零下 180℃ 的极端低温中也不会冻坏,并吸收了“玉兔号”的经验,针对电缆进行了设计改进。

极大的温差、复杂的地况还不是嫦娥四号计划面对的难题。的难题来自于通信——如何在月球的背面实现着陆器、月球车和地球之间的通信。由于着陆器、月球车所在的月球背面无法与地球的控制中心直接通信,要解决这个问题必须要有一个负责传递信息的“信使”。

今年 5 月 21 日在西昌卫星发射中心升空的中继卫星“鹊桥”就担当了连接地球和月球之间的“信使”。6 月 14 日“鹊桥”成功进入了距月球约 6.5 万公里的地月拉格朗日 L2 点的晕轨道上,成为世界首颗运行在地月 L2 晕轨道的卫星。“鹊桥”所在的这个名字有些拗口的位置,经过了科学家的精心安排。在这个位置上,由地球和月球的引力之和所提供的向心力,可以让“鹊桥”以少的能量跟随月球环绕地球飞行,同时实现月球背面与地球之间的通信。为了实现的通信质量,中国科学家还在“鹊桥”安装了展开直径达 4.2 米的伞状天线,这是人类深空探测史上口径的通信天线。

按照计划,嫦娥四号探测器将在月球南极的艾肯盆地(Aitken basin)内的冯·卡门陨石坑(Von Kármán crater)着陆。该陨石坑是月球上、深且为古老的撞击构造FRPP增强聚丙烯静音排水管
。发生在这里的古老撞击可能把月球上地幔的物质带到了地表,科学家希望通过装载在月球车上的光学成像仪器,确认这一想法,并分析月球土壤的成分。月球车还装载有能探测地下 100 米情况的探地雷达。结合着陆器和月球车拍摄的月球表面图像加上探地雷达的数据,科学家们将进一步理解那些曾经发生在月球上的撞击过程。

明年,中国将开展更具野心的嫦娥五号计划——探索风暴洋(Oceanus Procellarum)。风暴洋位于月球的近地面,是月球上的月海,由火山喷发涌出的古老玄武岩构成,形成于 亿年前,此前还没有被人类的探测器探测过。中国的科学家打算通过嫦娥五号计划,将风暴洋的土壤和岩石样本带回地球。

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