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为何选择在夜里发射?月球背面登陆有多难?将锁定哪两个“国际首次”? 五问“嫦娥四号”

桂林晚报 2018-12-09 16:54 大字

8日凌晨,“嫦娥四号”探测器顺利发射升空,后续它将进行人类历史上首次月球背面软着陆,展开月球背面就位探测及巡视探测,开启中国探月工程全新旅程。

但是,“嫦娥”的发射时间为什么选择在夜里?“嫦娥”的“座驾”有何特别?在月球背面着陆难度有多大?而此次“嫦娥四号”将锁定哪两个“国际首次”目标?本文将进行解读。

1发射时间为何选择在夜里?

“嫦娥四号”任务虽然整个过程将历时一个多月,但“嫦娥四号”的出发时间和降落时间都有着精准到分秒的设计,来保证这次人类首次月背软着陆任务的圆满成功。

在我国探月工程中,“嫦娥四号”探测器与“嫦娥三号”一样,都选择了在凌晨发射,这是由于它们都要在月球着陆,和月球交会的时间和落月的时间都是受到约束的。

要想让“嫦娥四号”顺利地与月球交会,就要在特定的时间将其发射出去,这一特定的时间就叫做“窗口期”。由于考虑地球和月球之间相互运动的关系,“嫦娥四号”的发射“窗口期”定在了12月8日和12月9日之间。

西昌卫星发射中心副总工程师庄轲介绍,发射时间主要基于探月轨道的特殊性设计的。从地球上往月球轨道飞,一年只有一个窗口期,所以说如果错开了这次窗口,就得等到明年了。

2着陆月球背面难度有多大?

“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,我们的探测器又做了怎样的准备呢?据悉,要探索月球背面,选择合适的着陆点很重要。我国在进行首次月球软着陆任务,也就是“嫦娥三号”任务之前,不仅获取了高分辨率的全月图,还对预选的着陆区“虹湾”进行了高精度的成像。而此次,“嫦娥四号”的着陆区———月球背面的“冯卡门”撞击坑,不仅没有精确的成像作为参考,同时地形要比“虹湾”更加复杂。崎岖的地势不仅不利于寻找合适的着陆地点,地势忽高忽低也会影响探测器对距月面高度和相对速度的判断,这对着陆过程的影响更加致命。为此,探测器在导航控制上进行了特殊设计。

3“嫦娥四号”的座驾有何特别?

此次成功发射“嫦娥四号”月球探测器的长征三号乙运载火箭(简称长三乙火箭),是我国长三甲系列火箭家族的一员,它也是用于发射月球探测器的专属座驾。

长三甲系列运载火箭是由长征三号甲、长征三号乙、长征三号丙三种大型低温液体运载火箭组成,是我国长征系列运载火箭高强密度发射的主力军。从2007年到2018年,长三甲系列火箭先后将“嫦娥一号”到“嫦娥四号”四型月球探测器以及一型“再入返回飞行器”送入预定轨道,发射成功率百分之百。

航天科技集团一院、长三乙遥三十火箭总指挥金志强表示,为满足“嫦娥四号”进入远地点约42万公里的地月转移轨道的入轨精度要求,“嫦娥四号”任务火箭设计入轨精度相比“嫦娥三号”提高了30%以上。此外这次发射每天有两个发射窗口,其中第一个发射窗口有效宽度2分钟,46分钟后进入第二个发射窗口,窗口宽度仅1分钟。为确保火箭可以在发射窗口要求时间内准时发射,研制团队对轨道设计和产品可靠性都进行大量改进。

4将锁定哪两个“国际首次”目标?

“嫦娥四号”与“嫦娥三号”在科学任务、工程目标、着陆环境和通信方式等五大不同。其中在科学任务方面,“嫦娥四号”任务均要在月球背面完成,包括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,为增进国际交流与合作,扩大开放共享,“嫦娥四号”任务开展了4项科学载荷方面的国际合作,搭载了3项由国内高校研制的科学技术试验项目。

工程目标方面,“嫦娥四号”任务锁定两个国际首次:一是研制发射月球中继通信卫星,实现国际首次地月拉格朗日L2点的测控及中继通信;二是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。

5对未来深空探测有何意义?

“嫦娥四号”是我国多项深空探测技术的一次“大考”,为未来探索更加遥远的星体探路。“嫦娥三号”任务时,因为无法获得太阳能,探测器在月夜期间是完全断电,所有电子设备都不进行工作的。而这一次,“嫦娥四号”探测器却做了特别的尝试,它将利用供热系统来给设备供电。

在“嫦娥四号”任务中,它们将首次测量月夜期间月壤的温度。这种方式对未来探索距离太阳较远、难以利用太阳能的行星探测任务有着重要的借鉴意义。

综合央视、新华社报道

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