國防科工局、國家航天局消息,12月8日2時23分,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭成功發(fā)射嫦娥四號探測器,開啟了月球探測的新旅程。
嫦娥四號將經(jīng)歷地月轉(zhuǎn)移、近月制動、環(huán)月飛行,最終實現(xiàn)人類首次月球背面軟著陸,開展月球背面就位探測及巡視探測,并通過已在使命軌道運行的“鵲橋”中繼星,實現(xiàn)月球背面與地球之間的中繼通信。
記者從該探測器抓總研制單位中國航天科技集團五院了解到,嫦娥四號與嫦娥三號是一對“雙胞胎”,當(dāng)“三姐”圓滿完成任務(wù)后,原本作為替補的“四妹”被賦予了新的擔(dān)當(dāng),將成為在月球背面軟著陸和巡視勘察的先鋒。
為了應(yīng)對全新任務(wù)帶來的新問題、新挑戰(zhàn),五院科研團隊對嫦娥四號進行了精心設(shè)計與研制改進。因此,“四妹”雖然與“三姐”外貌一樣,其實已經(jīng)脫胎換骨。歸結(jié)起來,主要有幾大方面不同。
科學(xué)目標(biāo)不同
2013年實施的嫦娥三號任務(wù),以“測月、巡天、觀地”為科學(xué)目標(biāo),即開展月球形貌與地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查、開展月表物質(zhì)成分和可利用資源調(diào)查、進行月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究,以及日—地—月空間環(huán)境探測與月基天文觀測。
而嫦娥四號任務(wù)的科學(xué)目標(biāo)都將在月球背面完成,包括實現(xiàn)月基低頻射電天文觀測,月球背面巡視區(qū)形貌、礦物組份探測,月球背面巡視區(qū)淺層結(jié)構(gòu)探測等。
“因為過去沒有別的探測器在月球背面降落過,所以不論是探地形還是探月壤成分,都將是人類首次獲得一手數(shù)據(jù)。”該探測器項目執(zhí)行總監(jiān)張熇說。
工程目標(biāo)不同
通過實施重大航天實踐推動工程的進步,是中國航天跨越發(fā)展的重要途徑和經(jīng)驗,月球探測工程更是如此。
嫦娥三號任務(wù)的工程目標(biāo)有3個:突破月面軟著陸、月面巡視勘察;研制月面軟著陸探測器和巡視探測器,建立地面深空站;建立月球探測航天工程基本體系,形成重大項目實施的科學(xué)有效的工程方法。習(xí)近平總書記曾評價:“嫦娥三號任務(wù)圓滿成功,為我國航天事業(yè)發(fā)展樹立了新的里程碑,在人類攀登科技高峰征程中刷新了中國高度。”
站在這樣的起點上,嫦娥四號將向著更高的目標(biāo)攀登。其任務(wù)工程目標(biāo)鎖定在兩個“國際首次”:首次實現(xiàn)月球背面軟著陸和巡視勘察;首次實現(xiàn)地月L2點中繼星對地對月的測控、數(shù)傳中繼。
著陸環(huán)境不同
嫦娥三號著陸區(qū)是月球正面的虹灣地區(qū)。那里布滿了月海玄武巖,地勢較為開闊、平坦。作為大型撞擊坑、月海、高地的交匯地區(qū),那里既便于選擇科學(xué)勘察目標(biāo),也有利于與地球通信聯(lián)系。
而嫦娥四號的首選著陸地點,是位于月球背面南極艾特肯盆地中部的馮·卡門撞擊坑。探測器系統(tǒng)項目產(chǎn)品保證經(jīng)理吳學(xué)英說,該著陸區(qū)面積比虹灣地區(qū)小了許多,但是月球背面山峰林立、大坑套小坑,很難找出更大、更平坦的地方供嫦娥四號安身。
要在這樣的環(huán)境條件下平安降落,嫦娥四號需要有比嫦娥三號更高的著陸精度,并要采取幾乎垂直的降落方式。
通信方式不同
無論探測器飛多遠,都需要測控通信系統(tǒng)作為聯(lián)絡(luò)的紐帶。深空探測任務(wù)周期長、通信時延大、鏈路帶寬有限、信號衰減明顯,測控通信難度很大,對星上設(shè)備、地面設(shè)備都有很高要求。
而落在月球背面的嫦娥四號,通信信號完全被月球遮擋,與地面通信更是難上加難。
既然無法像嫦娥三號那樣直接和地面聯(lián)系,“飛鴿傳書”的任務(wù)只能落到中繼衛(wèi)星身上。今年5月21日,我國成功發(fā)射“鵲橋”中繼衛(wèi)星,并架設(shè)在地月拉格朗日2點。通過它實現(xiàn)通信信號“接力”,嫦娥四號才能夠跟家鄉(xiāng)的親人聯(lián)絡(luò)。
有效載荷不同
嫦娥四號與嫦娥三號有一樣的“身形”和“骨架”,攜帶的裝備卻不一樣。
嫦娥三號有效載荷大致可以分為三類:第一類用來觀察月球,包括全景相機、地形地貌相機、測月雷達等;第二類用來觀測宇宙,主要由月基光學(xué)望遠鏡承擔(dān);第三類用來觀察地球周圍的等離子層。三種載荷各有所長,也能相互配合。
而月球背面可以屏蔽地球無線電干擾,對許多科學(xué)研究項目來說具有天然優(yōu)勢。根據(jù)著陸區(qū)域和科學(xué)目標(biāo)的變化,科研團隊為嫦娥四號配備了8臺有效載荷。其中,著陸器攜帶了地形地貌相機、降落相機、低頻射電頻譜儀等,巡視器裝有全景相機、紅外成像光譜儀、測月雷達等。值得一提的是,此次任務(wù)還搭載了“國際范兒”裝備,分別與荷蘭、德國、瑞典、沙特開展科學(xué)載荷方面的國際合作。
除了上述區(qū)別,科研團隊還在軌道設(shè)計、動力下降策略、休眠喚醒策略等方面進行了系統(tǒng)設(shè)計,突破一系列關(guān)鍵技術(shù),并制定了符合任務(wù)特征的故障預(yù)案,以全力保障嫦娥四號順利完成這次非凡之旅。(付毅飛)