這一落，難在哪裡

難點一：月背複雜的地形

在月球儀上，朝向地球的一面顏色均勻而統一，背向地球的一面則綠色、紅色、褐色交替，繽繁多彩。這些顏色傳達出的信息是——月球背面的地形條件遠比月球正面複雜。

由於地形不同，同樣是軟著陸，嫦娥四號任務的難度相比嫦娥三號大得多。

複雜地形給嫦娥四號任務帶來的第一個挑戰是著陸區的選擇。由於月球正面地形相對平坦，嫦娥三號的著陸區大約300×90多公里，地形起伏小。而要想在月球背面找這樣一個著陸區幾乎不可能。「為此，我們為嫦娥四號選擇的著陸區是直徑大約一二百公里的撞擊坑。但由於月背崎嶇多山，最終的著陸區面積只有約30×50公里的一個範圍。著陸區縮小對嫦娥四號著陸器的落月精度要求大大提升。」嫦娥四號探測器項目總監張熇說。

世界第一張近距離拍攝月背影像圖

其次，崎嶇的地形對嫦娥四號著陸過程設計提出更高要求。月球背面多高山，因此研製團隊為嫦娥四號設計了新的著陸軌跡。「陡峭垂直」的著陸軌跡，讓嫦娥四號可以避開月背高山，對月面的地形適應能力更加強大。

萬一落不下去，嫦娥四號還選擇了一個備份的著陸區。

再者，崎嶇的地形很有可能會阻擋太陽和通信鏈路，對嫦娥四號的月面生存提出了巨大挑戰。

「如果地形阻擋了太陽和通信鏈路，那麼著陸器和巡視器就會遭到極寒環境的挑戰，還會失去與地球的聯繫。為了應對這些挑戰，我們對嫦娥四號月面工作段增加了著陸器和巡視器的延時休眠和喚醒後的自主控溫功能。低溫或失聯的狀態下就先『睡會』，太陽出來再工作。」嫦娥四號任務探測器系統總設計師孫澤洲說。

難點二：中繼通信

與嫦娥三號任務相比，嫦娥四號任務最大的變化便是在月球背面無法直接與地球通信（由於月球自轉與公轉周期一致，它只能永遠以同一面朝向地球），而必須採用中繼星中繼的方式，在嫦娥四號和地面站之間建立一條通信鏈路——鵲橋中繼星。

鵲橋的運行軌道是地月系拉格朗日L2平動點軌道，L2軌道設計複雜，人類首次嘗試在這個軌道上進行中繼通信。

此外，L2軌道距月球平均6萬公里左右，最遠達到8萬公里。要知道，平常的中繼星軌道也就平均3萬多公里左右。

與以往的中繼星相比，鵲橋的中繼介面更加複雜。地球中繼衛星只是射頻轉發，而嫦娥四號中繼通信需要到數據層轉發，因此中繼介面更加複雜。

為此，著陸器也進行了相關更改，對飛行程序特別是故障預案影響較大。

難點三：月夜工作

極端的氣溫條件是嫦娥四號應對的另一大挑戰。月夜天寒地凍，最低氣溫可以到達零下一二百度；月晝期間，最高氣溫能達到零上一百多度，可謂「水深火熱」。此外，月球的「一天」相當於地球的一個月，月夜和月晝各十幾天。

在這種極端的氣溫環境下存活本身便是重大難題，為此，研製團隊創新開展研製工作，保障嫦娥四號能夠在月背開展探測工作。為了提高對月球環境特性的理解，嫦娥四號需要獲得月表月夜溫度的探測數據，在月夜也要保持工作狀態。

難點四：「備份出身」帶來的新挑戰

除了任務本身的難點之外，嫦娥四號任務還存在一個她從誕生起便註定存在的難點。最初，嫦娥四號是嫦娥三號的備份。早在2013年嫦娥三號登月之前，嫦娥四號的平台產品及部分有效載荷便已經完成了研製生產。

因此，到嫦娥四號發射之時，這些已投產產品經歷了很長的貯存期。長期貯存產品如何避免出現產品失效的風險難題，是研製團隊需要攻克的難關。為此，研製團隊制定了長期貯存和試驗要求，密切分析數據變化趨勢，開展產品長期貯存可靠性評估專項。

此外，嫦娥四號任務中的兩器一星的研製階段不同，對技術、管理、質量控制等工作也提出了巨大挑戰。

因為是嫦娥三號的備份，所以嫦娥四號的著陸器和巡視器沒有初樣階段，直接進入了正樣研製，但部分單機還需要完成試驗件的研製工作。中繼星鵲橋是先開展方案設計與驗證階段的研製，然後進入正樣研製。因此，整個研製過程可謂「階段交叉、多線並行」，兩器一星的技術狀態、器星間介面等控制難度較大。除此之外，與嫦娥三號相比，嫦娥四號還承擔了低頻探測等科學任務，還搭載了諸多國際合作的載荷，可謂使命更加艱巨，這都給整個嫦娥四號任務帶來了新挑戰。

「創新必然意味著挑戰的存在。正因為有了那麼多挑戰，克服了那麼多困難，嫦娥四號任務不再是嫦娥三號任務的複製。這是一次全新的任務，也是一次具有重要歷史意義的探月任務，必將銘記於歷史長河。」孫澤洲說。

文/魏京華

編輯/張曉帆

監製/許斌

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