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中国计划今年发射嫦娥四号:让月球背面露真颜

2018/3/13 9:24:57   来源:科技日报

  全国政协委员、中国航天科技集团五院(以下简称五院)党委书记赵小津日前透露,我国计划今年实施嫦娥四号探月任务,探测器将实现人类首次在月球背面软着陆,开展原位和巡视探测。

  “我们将在嫦娥四号任务的中继星上搭载两颗小卫星,做射电干涉试验,探测宇宙‘黑暗时代’。”全国政协委员、中国科学院国家空间科学中心研究员吴季3月2日说。

  这是中国探月工程又一次踏上征程,将书写人类探索月球的新篇章。国际权威学术期刊《自然》预测2018年全球科技大事件,嫦娥四号任务“榜上有名”。

  中继卫星关系任务成败,45万公里通信距离带来难题

  嫦娥四号任务将分两次发射。赵小津说,我国计划在上半年先往地月拉格朗日2点发射一颗中继卫星。中继卫星是实施嫦娥四号任务的前提,关系到整个任务的成败。

  由于被地球潮汐锁定,月球只能永远以同一面朝向地球。人类在地球上不仅从未见过月球背面,通信信号也会被阻隔。地月拉格朗日2点位于地球与月球的延长线上,距地面约45万公里。赵小津说,在这个位置布置一颗中继卫星,既能“看到”月球背面,也能“看到”地球,可以将嫦娥四号着陆器和巡视器获取的科学数据传回地球,并通过中继卫星提供嫦娥四号软着陆及月面工作期间的测控支持。

  此前,我国为了满足载人航天等任务的测控需求,发射了天链一号系列中继卫星,部署在距地面约3.6万公里的地球同步轨道。嫦娥四号中继卫星的用途和技术途径与之相似,轨道距离却远了十多倍,技术难题随之而来。此前有航天专家指出,相比地面口径可达数十米的天线,无论是中继卫星还是嫦娥四号探测器,天线的口径都不可能太大,因而只能用窄波束天线实现较大容量的数据传输,这对天线的指向精度要求极高。

  赵小津说,这颗中继卫星的研制是在嫦娥四号任务方案确定之后提出的,研制周期只有2年多时间,而且面临全新的轨道和任务要求。与其他中继卫星4年以上的研制周期相比,时间非常紧张。经过努力,五院科研团队攻克了地月拉格朗日2点轨道设计与控制、远距离中继通信等关键技术,如期完成了研制任务,产品各项指标完全符合任务需求。

  嫦娥四号晚上也能工作,“玉兔”悲剧不会再发生

  中继卫星完成在轨测试后,我国计划在下半年发射嫦娥四号,让它降落在月球南极附近的艾特肯盆地。

  嫦娥四号本是嫦娥三号的备份。不过赵小津表示,嫦娥四号的着陆方式、工作状态跟嫦娥三号有很大区别,性能上也有很大提升。

  2013年12月,嫦娥三号成功降落在月球正面雨海北部区域。赵小津说,月球正面有较为宽阔的平原,虽然也有许多陨石坑,但即使是坑底也相对平整。月球背面的地形则更为复杂,陨石坑更多,地势更陡峭。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,它必须采取近乎垂直的降落方式。

  月球上的“一天”大约相当于地球上的28天,昼、夜各占一半,温差可达300摄氏度以上。为了熬过寒冷漫长的月夜,嫦娥三号采取了休眠策略,借助放射性同位素热源加两相流体回路技术维持体温,满足基本的能源需求,等到太阳出来再自主唤醒。嫦娥四号的能源方式更进一步,凭借同位素温差发电与热电综合利用技术,不仅能安然度过月夜,还能开展一些测量工作。

  2014年1月,嫦娥三号带上月球的“玉兔”月球车出现异常,故障始终未能排除,让千万网友痛心不已。有了前车之鉴,科研团队对嫦娥四号巡视器进行了改进,增加了可靠性。“我相信这次肯定不会出现同样的问题。”赵小津说。

  相比嫦娥三