嫦娥四号：让月球背面露真颜

月球 · 2018-3-21 00:08:42

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　　全国政协委员、中国航天科技集团五院（以下简称五院）党委书记赵小津日前透露，我国计划今年实施嫦娥四号探月任务，探测器将实现人类首次在月球背面软着陆，开展原位和巡视探测。
　　“我们将在嫦娥四号任务的中继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3月2日说。
　　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”。
　　 中继卫星关系任务成败，45万公里通信距离带来难题
　　嫦娥四号任务将分两次发射。赵小津说，我国计划在上半年先往地月拉格朗日2点发射一颗中继卫星。中继卫星是实施嫦娥四号任务的前提，关系到整个任务的成败。
　　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2点位于地球与月球的延长线上，距地面约45万公里。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3.6万公里的地球同步轨道。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2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。
　　嫦娥四号晚上也能工作，“玉兔”悲剧不会再发生
　　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。赵小津说，月球正面有较为宽阔的平原，虽然也有许多陨石坑，但即使是坑底也相对平整。月球背面的地形则更为复杂，陨石坑更多，地势更陡峭。因此嫦娥四号不能像嫦娥三号那样以弧形轨迹缓慢着陆，为了不撞到峭壁，它必须采取近乎垂直的降落方式。
　　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。
　　尤其是月球两极，探测意义更为重大。记者了解到，月球两极有两种特殊区域：一是永久光照区，可以获得持续稳定的太阳能；二是永久阴影区，可能存在大量水冰。庞之浩认为，如果能确定月球两极是否有水和其他资源，不仅能作为月球基地选址的重要参考，也有助于把月球作为跳板进行载人火星探测。因为水能用于航天员的生活，还能分解成氢和氧作为飞船燃料。他表示，开展月球背面和两极的探测，有望获得一批重大原创性科研成果。
　　 “希望2025年开始月球基地建设，2030年实现载人登月”
　　月球，是人类迈向深空的第一站；嫦娥奔月的故事，也寄托着千百年来国人的梦想。上世纪90年代，我国科学家开始努力将梦想变为现实。
　　2007年，我国发射嫦娥一号卫星，拉开了中国人探索月球的序幕。嫦娥一号在距月面200公里的轨道绕行了近500天，获得了世界首幅三维立体全月图。
　　2010年发射的嫦娥二号，在嫦娥一号基础上更进一步。它的工作轨道距月面仅100公里，获得了分辨率更高的三维影像、月球物质成分分布图等资料。既定任务完成后，嫦娥二号开展了拓展试验，先探测了距地球150万公里的日地拉格朗日2点，又飞到700万公里之外，与图塔蒂斯小行星擦身而过，拍下了宝贵的照片。此后它不断飞向深空，验证我国的测控通信能力。如今嫦娥二号正围绕太阳做椭圆轨道运行，预计会在2020年前后回到地球附近。
　　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公斤月壤带回地球。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。
　　如果嫦娥五号任务取得成功，我国将用它的备份——嫦娥六号开展新的探索。有专家认为，如果嫦娥四号在月球背面发现了有价值的线索，可以让嫦娥六号去月球背面采样返回。
　　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。（科技日报付毅飞）

　　

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