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2018中國航天壓軸大戲明日上演:嫦娥四號向月球背面進軍!

這是「銀河號」飛船

抵達的第67顆星球

作者:鋼筆小新

-銀河旅遊局-

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Valentin 

00:00/03:26

局長的私房音樂,不聽聽嗎?

面對浩淼太空,人類探索未知的腳步不曾停止。

就在明天凌晨(12月8日凌晨2時左右),2018中國航天大舞台會上演年底的壓軸大戲——嫦娥四號即將脫離地心引力,飛往萬里之外的月球。

毫無疑問,這將是中國航天向前邁出的重要一步。而與以往任何一次登陸月球的任務不同的是,嫦娥四號選擇在月球的背面著陸。如果成功,這將是人類歷史上首次在月球背面留下足跡,意義重大。

01

什麼是「嫦娥四號」?

確切來說,「嫦娥四號」是2013年發射的「嫦娥三號」的備份星,因為探索月球的風險過大,一般都會同時準備兩個一模一樣的探測器,一個為主,另一個則為備份。嫦娥四號就是這樣的備份星。

「嫦娥四號」預計在12月8,9號凌晨擇機發射,發射地點在西昌衛星發射中心,搭載火箭為長征三號乙型火箭。

「嫦娥四號」是我國第五次探月任務,探測器主要包括三部分。

登陸器,重量約3.6噸,主要用於著陸並搭載月球車。

著陸器 CNSA

月球車,重約140公斤,是迄今為止最輕的月球車,基本延續了嫦娥三號「玉兔」月球車的設計,設計使用壽命為6個月。月球車的名字還未公布,不過會在以下入圍的時隔備選名字中挑選一個:逐夢、光明、玉兔二號、探索、征途、精靈、無畏、望舒、行者、金兔。

月球車攜帶了光學全景相機;測月雷達,用於探測淺層的月壤厚度,成分;紅外成像儀,用於獲取月面光譜數據(有人將這三個設備戲稱為國產三大件);中性原子分析儀(用於在月面上開展能量中性原子探測實驗)。

月球車 CNSA

最後一部分則是於今年5月份發射的「鵲橋」中繼星,因為嫦娥四號的目標是月球背面,會對通訊信號有遮擋,有影響任務的風險,所以「鵲橋」中繼星被部署在地月之間的第二拉格朗日點上,以保證地球與嫦娥四號的無縫聯通。

鵲橋中繼星示意圖 CNSA

事實上,「嫦娥四號」的誕生歷程便一波三折,由於前序的主星嫦娥三號已經基本完成了預期任務,所以很多人認為並沒有必要再次發射類似的「嫦娥四號」了,即使要發射,也大可降落在月球正面,沒必要冒險去著陸月球背面。

嫦娥四號總設計師葉培建

但是,作為「嫦娥四號」總設計師的葉培建卻不這麼想,他認為:探月工程並非到此為止,既然研製了這顆衛星,為什麼不利用它走得更遠?況且如果能成功降落在月球背面,那將是中國探月工程向前邁出的又一大步。

在他的堅持下,「嫦娥四號」進入了發射前的最後倒計時。頂著巨大的壓力,早已練就了超強抗壓能力的葉培建總設計師經常這樣調侃:「如果任務中我還忙得不行,說明遇到大問題。飛控專家組的最高境界就是喝咖啡、聊天,無事可做。」

02

著陸地:神秘的月球背面

本次任務最大的兩點莫過於「嫦娥四號」的著陸地了——月球的背面。

由於月球對於地球是潮汐鎖定的,所以從地球上看,只能看到月球的正面,而背面則「隱於暗處」,這天然增加了月球背面的神秘感。

「嫦娥四號」的預定著陸點位於月球背面的南極區域,這一區域被稱為艾特肯(South Pole-Aitken,SPA)盆地,更精確的降落位置則是該區域內的馮卡門(Von Karman)撞擊坑。這一盆地區域直徑可達2500km,最深處超過13km,是月球上已知的最大盆地,而馮卡門撞擊坑則位於本地的中央。

本次著陸點位置示意LRO/ Paul Spudis

之所以把著陸地選在這附近,一是因為該地區地勢開闊,平坦,易於著陸;第二,也是更重要的原因,該地區的岩石樣本具有極高的科研價值,SPA區域內有著較高的釷、氧化鐵、二氧化鈦等物質,嫦娥四號所攜帶的探地雷達將有助於我們了解這一古老區域的形成,也可以更好的了解月球的地殼活動;最後,這一區域與「嫦娥三號」著陸的「虹灣」地區緯度相近,我們的航天團隊也更有經驗。

著陸點位置 Courtesy Dr. Phil Stooke, Univ. of Western Ontario

嫦娥三號拍攝的月面

降落在月球的背面,會產生信號阻隔,通訊是最大的難題之一,於是今年5月份先行一步的「鵲橋」中繼星就起了十分關鍵的作用。它處在既能看到月球背面,又能看見地球的第二拉格朗日點上,它最遠時距離地球約46萬公里。

鵲橋中繼星示意圖

03

嫦娥四號的新突破

雖然「嫦娥四號」是「嫦娥三號」的備份,卻也有著很多突破點。

除了「首次落在月球背面」,中繼星架設「鵲橋」之外,嫦娥四號的著陸和供能方式也都有很大的突破。

嫦娥號三拍攝的月面

比如著陸方式,由於月球背面的地勢較為崎嶇,「嫦娥四號」無法像「嫦娥三號」一樣採用緩衝較大的弧形軌跡降落,而要採用近乎垂直的降落方式,這對於著陸器的自主導航,自主躲避障礙的能力要求甚高。

嫦娥號三拍攝的月面

另一方面,嫦娥四號將採取新的能源供給方式,即同位素溫差發電與熱電相結合。也就是說,嫦娥四號不僅可以靠太陽能電池板供電,還可以通過同位素熱源來為自己提供能源。這樣最大的好處是,嫦娥四號月球車不會再像其前任「玉兔」號一樣,只能在白天工作了。

最後,預祝嫦娥四號登月成功~

歲末年關嫦娥飛天

除舊迎新再探廣寒

『美好的文字,分享給重要的人』

THE END


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