嫦娥四号登陆月球背面 人类第一次

hong 发表于 2019/01/03 20:38 修改于 2019/01/03 21:00 一品 人文历史 (www.ywpw.com)
主题字词: 嫦娥四号 月球背面 玉兔二号 冯·卡门撞击坑

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嫦娥四号月球探测器于今天上午10点26分(2019年1月3日)成功软着陆。这是全人类首次成功登陆月球背面。

2018年5月21日,嫦娥四号中继星“鹊桥”发射升空。

嫦娥四号月球探测器于2018年12月8日搭载长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心发射。

2018年12月12日16点39分,嫦娥四号探测器结束地月转移段飞行,按计划顺利完成近月制动,并成功进入100kmx400km环月椭圆轨道。2018年12月12日16时45分,嫦娥四号探测器经过约110小时奔月飞行,到达月球附近,成功实施近月制动,顺利完成“太空刹车”,被月球捕获,进入了近月点约100公里的环月轨道。

2018年12月30日8时55分,嫦娥四号探测器在环月轨道成功实施变轨控制,顺利进入预定的月球背面着陆准备轨道。并于2019年1月3日上午10点26分在月球背面南极艾肯环盆地实现人类首次软着陆。

2019年1月3日晚间,嫦娥四号着陆器与巡视器成功分离,22时22分玉兔二号巡视器(即月球车)顺利驶抵月背表面。着陆器上监视相机拍摄了玉兔二号在月背留下第一道痕迹的影像图,并由“鹊桥”中继星传回地面。

新华社北京2019年1月3日电 题:这一落,怎么想象都不过

新华社记者陈芳、胡喆

38万公里很远,远到人类文明从未在月球背面留下印记;38万公里很近,就在今天,中国在“蟾宫后院”折桂!2019年1月3日10时26分,中国嫦娥四号代表人类首次软着陆月球背面,并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图。

这一刻,世界看中国!

由于自转和公转的特点,月球永远只有一面对着地球。此前,国际上仅有极少数环月飞行器从太空中看到过月球背面的样子,而由于通信受限和技术原因,人类此前从未真正踏上过这片秘境。嫦娥四号在月球背面落月成功创造了人类太空探索史上的新纪录。

“天高地迥,觉宇宙之无穷”,千百年来,从嫦娥奔月到万户飞天,我们的祖先不断展现对宇宙的浪漫想象和探索激情。探索浩瀚宇宙、发展航天事业,正是亿万中华儿女不懈追求的伟大梦想。

我国探月工程全面启动以来,已经走过了15年的时光。15年间,从嫦娥一号拍摄的全月球影像图,到嫦娥二号首次实现我国对小行星的飞跃探测,再到嫦娥三号成功实现落月梦想……月球探测工程,成为我国航天事业发展的又一座里程碑,开启了中国人走向深空探索宇宙奥秘的时代,标志着我国进入具有深空探测能力的国家行列。

作为整个探月工程“绕、落、回”三步2019年走战略中第二步的关键组成,嫦娥四号的一小步,无疑是整个人类太空探索史上的一大步。月球背面比正面更为古老。嫦娥四号探测器自主着陆在月球背面南极-艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内,其物质成分和地质年代具有代表性,对研究月球和太阳系的早期历史具有重要价值,嫦娥四号任务为中外科学家提供了更多太空探索的机会。

图1 嫦娥四号着陆器监视相机C拍摄的着陆点南侧月球背面图像,巡视器将朝此方向驶向月球表面。新华社发(国家航天局 供图)

“踏上月球背面,已经是好几代科学家共同的梦想了。”中国科学院院士叶培建动情地表示,“落月是整个任务最关键阶段,充满了风险、未知和挑战。探月工程各项任务的连续成功,开启了中国人走向深空、探索宇宙奥秘、增进人类福祉的新时代。”

惊心动魄690秒:专家详解嫦娥四号登陆月球背面

新华社北京1月3日电(记者喻菲、胡喆、全晓书)嫦娥四号3日降落在月球南极-艾特肯盆地冯·卡门撞击坑,成为首个在月球背面软着陆的人类探测器。整个降落过程可谓惊心动魄,探月专家详细介绍了这一过程。

中国探月工程总设计师吴伟仁老家在四川。他比喻说:嫦娥三号好比降落在华北大平原,而嫦娥四号好比降落到中国西南的崇山峻岭中。

他说,嫦娥四号着陆区相当于嫦娥三号着陆区的八分之一,且落区周围有海拔10公里高的山,艾特肯盆地冯·卡门撞击坑的海拔为负6公里,因而与嫦娥三号平滑的抛物线降落轨迹不同,嫦娥四号是接近垂直降落。

“着陆时间短、难度大、风险高,对我们是一个很大的考验。”吴伟仁说。

他说,在落月过程中,嫦娥四号绝大部分继承了嫦娥三号月面软着陆技术,整个过程约700秒,全部依靠探测器自主完成,地面可通过中继星看到降落过程,但不实施干预。

航天科技集团五院嫦娥四号探测器总设计师孙泽洲说:“我们对于月面地形的信息主要来自以前环月遥感数据,包含嫦娥一号、嫦娥二号以及一些国外卫星的遥感数据。但这些数据都不能给我们提供足够精度的地形信息,我们不可能知道哪个地方有大石头,更多的是整体的宏观信息和统计概率,最后着陆还是要靠探测器自主识别障碍与避障。”

五院嫦娥四号探测器项目总监张熇说,嫦娥四号在系统设计上考虑了如何提高着陆的精度,在环月阶段增加了轨道修正,在动力下降控制策略上进行了调整。探测器要在距离月面比较高时候就达到着陆区的上方,然后垂直下降,这样航迹上复杂崎岖的地形就不会对着陆带来影响。

五院嫦娥四号着陆器总体主任设计师李飞介绍,落月阶段首先通过变推力发动机让探测器减速,将探测器相对月球的速度从1.7公里每秒降到接近为零,就像汽车刹车,然后调整探测器的姿态,垂直下降。

五院嫦娥四号探测器副总设计师吴学英说,探测器距离月面两公里左右时,先实施一次粗避障,通过光学成像,利用太阳光造成地形的投影,来识别障碍,这时它可以识别大的陨石坑和大石块。

图2 嫦娥四号探测器月球背面软着陆后降落相机拍摄的图像(2019年1月3日摄)。新华社发(国家航天局供图)

之后,嫦娥四号在距离月面100米处悬停,利用激光扫描来实现精避障,这时它能识别更小的障碍,同时也能识别地面的坡度,通过计算,寻找到一个较为安全的地点作为着陆点。

然后探测器再次下降,最后距离月面2米时发动机停止工作,探测器以自由落体的方式降落,着陆器上的四条腿把着陆的冲击能量缓冲掉,让着陆器稳稳地落在月面。

嫦娥四号着陆器与巡视器成功分离 玉兔二号顺利驶抵月背

新华社北京1月3日电(记者胡喆)1月3日晚间,嫦娥四号着陆器与巡视器成功分离,玉兔二号巡视器(即月球车)顺利驶抵月背表面。着陆器上监视相机拍摄了玉兔二号在月背留下第一道痕迹的影像图,并由“鹊桥”中继星传回地面。

嫦娥四号探测器1月3日成功落月后,工作人员按计划开展了着陆器与巡视器分离各项准备工作,对“鹊桥”中继星状态、着陆点环境参数、设备状态、太阳入射角度等两器分离的实施条件,进行了最终检查确认。

15时7分,工作人员在北京航天飞行控制中心通过“鹊桥”中继星向嫦娥四号发送指令,两器分离开始。

飞控大厅大屏幕上,嫦娥四号着陆器矗立月面,太阳翼呈展开状态。巡视器立于着陆器顶部,展开太阳翼,伸出桅杆。随后,巡视器开始向转移机构缓慢移动,转移机构正常解锁,在着陆器与月面间搭起一架斜梯,巡视器沿斜梯缓缓走向月面。22时22分,巡视器踏上月球表面,玉兔二号在月背留下第一道印迹。

成了 来源:环球时报

在经过26天的“长途跋涉”并“养精蓄锐”之后,1月3日上午10点26分,低调得似乎都有些淡出公众视野的嫦娥四号月球探测器厚积薄发,完成了人类史航天史上的一项壮举——成功软着陆在月球背面的南极-艾特肯盆地冯卡门撞击坑。至此,这项略显“隐忍不发”色彩的“月球远征计划”终于度过了最困难和最惊险的时刻。

与六年前那次牵动亿万人神经的“嫦娥三号”月球正面软着陆任务相比,今天成功着陆在月球背面的“嫦娥四号”既“默默无闻”,同时也要“孤勇”许多。六年前的“嫦娥三号”探测器是在先前“嫦娥二号”探月卫星所获取的超高分辨率图像的引导下迈出了中国人在月球上的第一步,而今日的“嫦娥四号”则是在没有精确地形成像做参考的情况下踏出了全人类的在月球背面的第一步。

由于月球独特的形貌构造,“嫦娥四号”所去往的月球背面南极-艾特肯盆地地形状况要比月球正面复杂许多。与月球正面的“千里平畴”相比,月球背面遍布着大量的高山、撞击坑和环形山,地势十分陡峭,难以找到大片的平坦区域用于着陆。

2013年“嫦娥三号”在软着陆于月球雨海西北部虹湾地区时,整个着陆过程所经区域地形起伏变化小,整体呈现为一个由南向北的缓坡,据了解,“嫦娥三号”月球正面着陆区地形起伏仅800米。而此次“嫦娥四号”着陆的月球背面南极-艾特肯盆地高山峡谷交错,整体地形忽高忽低,着陆区地形起伏达到了6000米。因此,此次月球背面软着陆任务中,真正适合嫦娥四号着陆的区域大概相当于嫦娥三号的二十分之一,这势必要求嫦娥四号必须要有更高的着陆精度,从“粗放型”的着陆方式向“精细化”升级。

图3 嫦娥四号着陆器监视相机C拍摄的玉兔二号巡视器走上月面影像图。 2019年1月3日晚间,嫦娥四号着陆器与巡视器成功分离,玉兔二号巡视器(即月球车)顺利驶抵月背表面。着陆器上监视相机拍摄了玉兔二号在月背留下第一道痕迹的影像图,并由“鹊桥”中继星传回地面。 新华社发(国家航天局 供图)

据航天科技五院“嫦娥四号”总设计师孙泽洲介绍,如果说“嫦娥三号”是以一个抛物线的形式着陆,那么“嫦娥四号”就近乎于是垂直着陆。这种着陆方式,将先前着陆器在主减速段结束后由斜向前运动的轨迹改为垂直向下定点运动的轨迹,与之相应的是“嫦娥四号”的着陆导航敏感器的性能就必须进一步提升,需要增加着陆导航敏感器的作用距离,使得“嫦娥四号”能够看得更远、飞得更稳、落得更准。

1月3日上午十点一刻左右,行至月球背面人类“目力不及之地”的“嫦娥四号”开始自主执行我国第一座深空测控站——佳木斯站为它“精心准备”的预定指令,着陆器上7500N空间变推力发动机开机,以大约每秒钟1.7公里速度环月飞行的“嫦娥四号”在月球背面离月表15km高处的近月点开始实施动力下降。5分钟后,着陆器上的降落相机开机,此时,“嫦娥四号”已经可以看见他即将踏足的那片人类未至之地了。

随后,“嫦娥四号”通过“鹊桥”中继卫星传回了实时画面。荒凉的月面上,密布的陨石坑,这块地形奇特到充满科幻色彩的土地,反衬出人类探索未知的勇气。

在进行快速姿态调整,完成光学粗避障之后,离月面仅“一步之遥”的“嫦娥四号”暂缓脚步,悬停在距月面约100米的空中。接下来它只有不到30秒的时间,用自身的三维成像敏感器对着陆区进行精障碍检测,最终在这片怪石嶙峋之地选出一方最安全的着陆点。

10点26分,“嫦娥四号”的着陆腿稳稳地“站”上月面,“嫦娥四号”成功着陆!中国的“嫦娥四号”成为了人类历史上第一个在月球背面成功实施软着陆的人类探测器!

作为中国探月工程实现最终月球采样返回之前承前启后的关键一步,“嫦娥四号”实现人类探测器首次在月球背面软着陆的实际意义要远大于象征意义。它不远万里,突破重重险阻来到月之暗面,必然要走走看看,有一番作为。接下来,它将不负重托,利用携带的荷兰研制的低频射电探测仪聆听遥远宇宙的声音;利用德国研制的月表中子与辐射剂量探测仪,“勘探” 深埋月下的“矿藏”;还将利用瑞典研制的中性原子探测仪,测量太阳风粒子在月表的作用。此外,“嫦娥四号” 还搭载有一项由重庆大学牵头研制的科普载荷——“月面微型生态圈”,在荒凉月表上培育唯一的生命。

图4 2019年1月3日,在北京航天飞行控制中心,科研人员庆祝降落成功。新华社记者金立旺摄

为什么选择探测月球背后?

地球上每天都有无数人举头望明月,对着它发出各式各样的感慨。但极少有人意识到,从他们第一次看到月亮至今,除了月亮“形状”(月相)的变化,月球表面的“图案”其实从来没变过,甚至最早人类远祖古猿看到的月亮和今人并无区别。

通过亿万年的努力,巨大的地球把月球牢牢得实现了潮汐锁定,使它围绕地球一圈的公转周期完全等于自身转动。从地球上就只能看到当初它被固定朝向地球的一面。虽然由于月球天平动和视差现象可以瞥见一小部分背面,但绝大部分都是看不到的。我们称之为“月球背面”,在一些文艺作品中,还被艺术得称为“月之暗面”。需要注意的是,月球背面也能被太阳照到,并不“暗”,只不过人类看不到而已。

“我们选择着陆月球背后,不是因为它简单,而是因为它更难”

人类月球探测、甚至人类航天的巅峰就是大名鼎鼎的阿波罗登月工程,它留下了载入史册的三句话:

肯尼迪总统说过两句:“我们要在这个十年结束前,把宇航员送上月球,再安全送回来”,“我们选择登月,不是因为它简单,而是因为它很难”。

经过无数航天人的努力,终于在 1969年7月20日,由阿姆斯特朗说出了最著名的那一句:“这是我的一小步,却是全人类的一大步”。

到中国嫦娥三号时,人类已经在月球正面有过20个着陆器,然而背面为0。之所以一直探测正面、在正面着陆,却从不去背面,一个重要原因就是背面着陆的难度大大难于正面。

因为苏美太空竞赛的走向逐渐变成“耗资不菲但收获有限”,二者先后放弃了月球探测。也给人类的月球探测留下了一个大挑战:谁能成功着陆月球背面?我们要因为难,就不去了吗?

嫦娥四号做出了回答:“我选择着陆月球背后,不是因为它简单,而是因为它更难”。

月球背后探测会给科研界带来什么?

1. 月球背面几乎全是环形山 / 撞击坑(97.5%),比正面多得多(69%),形成原因和目前的情况只有理论解释,缺乏实地验证;

2. 月球背面南极 - 艾特肯盆地,是太阳系第二大超级陨石坑,早在1998年,NASA的月球勘探者号就发现这里存在水冰,而且更接近月球最原始的情况;

3. 嫦娥四号实际着陆地点位于该区域中部的冯·卡门环形山,它以钱学森的恩师的名字命名。这里经过了强烈碰撞,极可能曾经被熔岩淹没,各类物质含量丰富,或许留有月幔最原始的成分,保留了月球最深层的秘密;

4. “月球上氦三能量开发可供人类能源需求 XX 万 / 亿年”的说法,而理论上月球背面环境更容易产生氦三;

5. 月球背面有天然的“屏蔽”,没有任何来自地球的辐射干扰,这意味着它有着无比完美的安静环境做天文观测。

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