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我国探月工程嫦娥四号探测器成功发射 开启人类首次月球背面软着陆探测之旅

2018-12-8 07:46:20

来源:东方网 选稿:夏阳

  原标题:我国探月工程嫦娥四号探测器成功发射开启人类首次月球背面软着陆探测之旅

  “……3、2、1,点火!”伴随着巨大的火箭轰鸣,肩负着亿万中华儿女的探月飞天梦想,12月8日2时23分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器,开启了月球探测的新旅程。

  

  △长征三号乙运载火箭托举嫦娥四号探测器飞天

  嫦娥四号探测器后续将经历地月转移、近月制动、环月飞行,最终实现人类首次月球背面软着陆,开展月球背面就位探测及巡视探测,并通过已在使命轨道运行的“鹊桥”中继星,实现月球背面与地球之间的中继通信。

  嫦娥四号任务的工程目标,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。

  嫦娥四号的科学任务主要是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。

  为增进国际交流与合作,扩大开放共享,嫦娥四号任务中,与荷兰、德国、瑞典、沙特开展了4项科学载荷方面的国际合作,搭载了3项由哈尔滨工业大学、中山大学、重庆大学等国内高校研制的科学技术试验项目。

  嫦娥四号任务于2016年1月经国务院批准正式实施,包括中继星和探测器两次任务。“鹊桥”中继星于2018年5月21日在西昌卫星发射中心由长征四号丙遥二十七运载火箭成功发射,进入环地月拉格朗日L2点使命轨道,目前状态正常。

  探月工程重大专项由国防科工局牵头组织实施。嫦娥四号任务由工程总体及探测器、运载火箭、发射场、测控、地面应用五大系统组成。其中,工程总体由国防科工局探月与航天工程中心承担;中继星、探测器、运载火箭分别由中国航天科技集团有限公司中国空间技术研究院、中国运载火箭技术研究院、上海航天技术研究院研制生产;发射和测控任务由中国卫星发射测控系统部负责;地面应用系统由中国科学院国家天文台承担,有效载荷由中国科学院和中国航天科技集团有限公司相关单位研制。此次发射任务是长征系列运载火箭的第294次发射。

  

  人类探测器踏上

  首次造访月球背面之路

  由于潮汐锁定,自人类诞生以来,就从未有人在地球上见过月球背面,无形中,这给月球背面蒙上了一层神秘的面纱。

  

  △图片来自NASA

  虽然历史上已经有多颗环月探测器对月球背面进行了遥感探测,但至今从未有航天员或探测器在月球背面着陆并进行实地探测。

  相对于正面,在月球背面软着陆的难度要大得多。原因是月球挡住了电磁波,使得地球上难以遥控和指挥背面的探测器。

  嫦娥四号将是人类历史上第一个踏足月球背面的航天器,为科学工作者提供月球背面空间科学研究平台。

  

  △嫦娥四号月球车外观设计构型

  嫦娥四号月球车的突破与挑战

  嫦娥四号探测器主要包括了着陆器和巡视器(月球车)两部分。这辆月球车是我国继“玉兔”之后的第二辆探月车,重量只有140公斤,也是目前全球最轻的探月车。

  


△嫦娥四号着陆器外观设计构型

  1.着陆方式:近乎垂直降落突破导航控制技术

  相较于月球正面,月球背面的地形则更为复杂,陨石坑更多,地势起伏更大,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,必须采取近乎垂直的降落方式。由于目前人类对于月球背面情况所知甚少,此次登月的难度更甚以往,因此着陆器还需具备很高的自主导航和避障功能。“四号星”本次任务的实施,将突破复杂地形环境条件下的导航控制技术,是一次工程技术和空间科学的双重创新。

  2.通讯方式:通过“鹊桥”中继星与地面通讯

  由于月球整体的阻挡,月球背面成为与地面通信和测控的禁区。“鹊桥”中继星目前工作在地月拉格朗日L2点使命轨道,“鹊桥”将承担两大任务:一是遥测与遥控航天器,二是负责地球和嫦娥四号之间的信号传输。

△嫦娥四号中继星“鹊桥”示意图

  3.工作时间:提升整体可靠性月夜也开展工作

  和嫦娥三号“玉兔号”的月夜休眠策略不同,嫦娥四号月球车在月夜也要开展工作。月球一个月夜的时长相当于地球的14天多一点,且昼夜温差极大可达300℃左右,航天器裸露在外的电缆极易出现故障。因此在电缆摩擦方面进行了上千次实验之后,科研人员对月球车进行了优化与改进,提升了其整体可靠性。

  4.能源供给方式:同位素温差发电与热电综合利用技术结合

  嫦娥四号将采取新的能源供给方式——同位素温差发电与热电综合利用技术结合,也就是两面太阳翼收集的太阳能和月球车上的同位素热源两种能源供给。

  当月夜来临,同位素热源将为仪器设备供热,保证航天器在-180℃的环境中不被冻坏,安然度过寒冷漫长的月夜。


  △嫦娥四号月球车外观设计构型

  我国探月历程回顾

  2004年,国务院正式批准绕月探测工程立项后,中国正式开展月球探测,工程被命名为“嫦娥工程”。“嫦娥工程”按计划分为“无人月球探测”“载人登月”以及“建立月球基地”3个阶段。

  目前已经发射的“嫦娥一号”到“嫦娥四号”探测器,都属于无人月球探测阶段,又分为“绕、落、回”三步走。

  2004年以来,嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥三号相继发射……我们逐步实现了绕月探测、受控撞月、月球软着陆、月面巡视勘察等。如今,随着嫦娥四号的发射,我们正努力实现月球背面着陆。

  跟随东东一起来回顾我国的探月历程↓↓

  2007年10月24日

  嫦娥一号卫星在西昌卫星发射中心由长征三号甲运载火箭发射成功。

  2007年11月7日

  嫦娥一号卫星准确进入月球轨道。

  2009年3月1日

  嫦娥一号卫星受控撞月。

  2010年10月1日

  嫦娥二号卫星在西昌卫星发射中心由长征三号丙运载火箭发射成功。

  2010年10月6日

  嫦娥二号卫星成功实施第一次近月制动,顺利进入周期约12小时的椭圆环月轨道。

  2011年6月9日

  嫦娥二号受控飞离月球,奔向距地球150万公里远的日地拉格朗日L2点。经过77天飞行,嫦娥二号在世界上首次实现从月球轨道出发,受控准确进入日地拉格朗日L2点的环绕轨道。

  2012年12月13日

  距地球约700万公里远的深空,嫦娥二号成功对图塔蒂斯(即“战神”)小行星进行近距离探测。

  2013年12月2日

  嫦娥三号探测器携月球车“玉兔号”在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭发射成功。

  2013年12月14日

  嫦娥三号探测器携月球车“玉兔号”成功软着陆于月球雨海西北部(“虹湾着陆区”)。

  2014年10月24日

  探月工程三期再入返回飞行试验器在西昌卫星发射中心由长征三号丙运载火箭发射成功。

  2014年11月1日

  探月工程三期再入返回飞行试验器精确再入,安全着陆,成功回收,取得圆满成功。

  2016年12月14日

  嫦娥三号着陆器在月面顺利工作三周年,创造了迄今为止人类探测器月面工作时间的最长纪录。

  2018年5月21日

  嫦娥四号中继星“鹊桥”在西昌卫星发射中心由长征四号丙运载火箭发射成功。

  2018年6月14日

  嫦娥四号中继星“鹊桥”成功实施轨道捕获控制,进入环绕距月球约6.5万公里的地月拉格朗日L2点的Halo使命轨道,成为世界首颗运行在地月L2点Halo轨道的卫星。

  2018年12月8日

  嫦娥四号在西昌卫星发射中心搭载长征三号乙运载火箭发射升空。

  来源:东方网综合新华社、人民日报、中国探月工程公众号、中国航天科技集团公众号、科普中国、科技日报、西昌发布等

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我国探月工程嫦娥四号探测器成功发射 开启人类首次月球背面软着陆探测之旅

2018年12月8日 07:46 来源:东方网

  原标题:我国探月工程嫦娥四号探测器成功发射开启人类首次月球背面软着陆探测之旅

  “……3、2、1,点火!”伴随着巨大的火箭轰鸣,肩负着亿万中华儿女的探月飞天梦想,12月8日2时23分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器,开启了月球探测的新旅程。

  

  △长征三号乙运载火箭托举嫦娥四号探测器飞天

  嫦娥四号探测器后续将经历地月转移、近月制动、环月飞行,最终实现人类首次月球背面软着陆,开展月球背面就位探测及巡视探测,并通过已在使命轨道运行的“鹊桥”中继星,实现月球背面与地球之间的中继通信。

  嫦娥四号任务的工程目标,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。

  嫦娥四号的科学任务主要是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。

  为增进国际交流与合作,扩大开放共享,嫦娥四号任务中,与荷兰、德国、瑞典、沙特开展了4项科学载荷方面的国际合作,搭载了3项由哈尔滨工业大学、中山大学、重庆大学等国内高校研制的科学技术试验项目。

  嫦娥四号任务于2016年1月经国务院批准正式实施,包括中继星和探测器两次任务。“鹊桥”中继星于2018年5月21日在西昌卫星发射中心由长征四号丙遥二十七运载火箭成功发射,进入环地月拉格朗日L2点使命轨道,目前状态正常。

  探月工程重大专项由国防科工局牵头组织实施。嫦娥四号任务由工程总体及探测器、运载火箭、发射场、测控、地面应用五大系统组成。其中,工程总体由国防科工局探月与航天工程中心承担;中继星、探测器、运载火箭分别由中国航天科技集团有限公司中国空间技术研究院、中国运载火箭技术研究院、上海航天技术研究院研制生产;发射和测控任务由中国卫星发射测控系统部负责;地面应用系统由中国科学院国家天文台承担,有效载荷由中国科学院和中国航天科技集团有限公司相关单位研制。此次发射任务是长征系列运载火箭的第294次发射。

  

  人类探测器踏上

  首次造访月球背面之路

  由于潮汐锁定,自人类诞生以来,就从未有人在地球上见过月球背面,无形中,这给月球背面蒙上了一层神秘的面纱。

  

  △图片来自NASA

  虽然历史上已经有多颗环月探测器对月球背面进行了遥感探测,但至今从未有航天员或探测器在月球背面着陆并进行实地探测。

  相对于正面,在月球背面软着陆的难度要大得多。原因是月球挡住了电磁波,使得地球上难以遥控和指挥背面的探测器。

  嫦娥四号将是人类历史上第一个踏足月球背面的航天器,为科学工作者提供月球背面空间科学研究平台。

  

  △嫦娥四号月球车外观设计构型

  嫦娥四号月球车的突破与挑战

  嫦娥四号探测器主要包括了着陆器和巡视器(月球车)两部分。这辆月球车是我国继“玉兔”之后的第二辆探月车,重量只有140公斤,也是目前全球最轻的探月车。

  


△嫦娥四号着陆器外观设计构型

  1.着陆方式:近乎垂直降落突破导航控制技术

  相较于月球正面,月球背面的地形则更为复杂,陨石坑更多,地势起伏更大,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,必须采取近乎垂直的降落方式。由于目前人类对于月球背面情况所知甚少,此次登月的难度更甚以往,因此着陆器还需具备很高的自主导航和避障功能。“四号星”本次任务的实施,将突破复杂地形环境条件下的导航控制技术,是一次工程技术和空间科学的双重创新。

  2.通讯方式:通过“鹊桥”中继星与地面通讯

  由于月球整体的阻挡,月球背面成为与地面通信和测控的禁区。“鹊桥”中继星目前工作在地月拉格朗日L2点使命轨道,“鹊桥”将承担两大任务:一是遥测与遥控航天器,二是负责地球和嫦娥四号之间的信号传输。

△嫦娥四号中继星“鹊桥”示意图

  3.工作时间:提升整体可靠性月夜也开展工作

  和嫦娥三号“玉兔号”的月夜休眠策略不同,嫦娥四号月球车在月夜也要开展工作。月球一个月夜的时长相当于地球的14天多一点,且昼夜温差极大可达300℃左右,航天器裸露在外的电缆极易出现故障。因此在电缆摩擦方面进行了上千次实验之后,科研人员对月球车进行了优化与改进,提升了其整体可靠性。

  4.能源供给方式:同位素温差发电与热电综合利用技术结合

  嫦娥四号将采取新的能源供给方式——同位素温差发电与热电综合利用技术结合,也就是两面太阳翼收集的太阳能和月球车上的同位素热源两种能源供给。

  当月夜来临,同位素热源将为仪器设备供热,保证航天器在-180℃的环境中不被冻坏,安然度过寒冷漫长的月夜。


  △嫦娥四号月球车外观设计构型

  我国探月历程回顾

  2004年,国务院正式批准绕月探测工程立项后,中国正式开展月球探测,工程被命名为“嫦娥工程”。“嫦娥工程”按计划分为“无人月球探测”“载人登月”以及“建立月球基地”3个阶段。

  目前已经发射的“嫦娥一号”到“嫦娥四号”探测器,都属于无人月球探测阶段,又分为“绕、落、回”三步走。

  2004年以来,嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥三号相继发射……我们逐步实现了绕月探测、受控撞月、月球软着陆、月面巡视勘察等。如今,随着嫦娥四号的发射,我们正努力实现月球背面着陆。

  跟随东东一起来回顾我国的探月历程↓↓

  2007年10月24日

  嫦娥一号卫星在西昌卫星发射中心由长征三号甲运载火箭发射成功。

  2007年11月7日

  嫦娥一号卫星准确进入月球轨道。

  2009年3月1日

  嫦娥一号卫星受控撞月。

  2010年10月1日

  嫦娥二号卫星在西昌卫星发射中心由长征三号丙运载火箭发射成功。

  2010年10月6日

  嫦娥二号卫星成功实施第一次近月制动,顺利进入周期约12小时的椭圆环月轨道。

  2011年6月9日

  嫦娥二号受控飞离月球,奔向距地球150万公里远的日地拉格朗日L2点。经过77天飞行,嫦娥二号在世界上首次实现从月球轨道出发,受控准确进入日地拉格朗日L2点的环绕轨道。

  2012年12月13日

  距地球约700万公里远的深空,嫦娥二号成功对图塔蒂斯(即“战神”)小行星进行近距离探测。

  2013年12月2日

  嫦娥三号探测器携月球车“玉兔号”在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭发射成功。

  2013年12月14日

  嫦娥三号探测器携月球车“玉兔号”成功软着陆于月球雨海西北部(“虹湾着陆区”)。

  2014年10月24日

  探月工程三期再入返回飞行试验器在西昌卫星发射中心由长征三号丙运载火箭发射成功。

  2014年11月1日

  探月工程三期再入返回飞行试验器精确再入,安全着陆,成功回收,取得圆满成功。

  2016年12月14日

  嫦娥三号着陆器在月面顺利工作三周年,创造了迄今为止人类探测器月面工作时间的最长纪录。

  2018年5月21日

  嫦娥四号中继星“鹊桥”在西昌卫星发射中心由长征四号丙运载火箭发射成功。

  2018年6月14日

  嫦娥四号中继星“鹊桥”成功实施轨道捕获控制,进入环绕距月球约6.5万公里的地月拉格朗日L2点的Halo使命轨道,成为世界首颗运行在地月L2点Halo轨道的卫星。

  2018年12月8日

  嫦娥四号在西昌卫星发射中心搭载长征三号乙运载火箭发射升空。

  来源:东方网综合新华社、人民日报、中国探月工程公众号、中国航天科技集团公众号、科普中国、科技日报、西昌发布等