看!世界首張月球背面照 揭秘嫦娥四號7大看點

來源:金羊網 作者: 發表時間:2019-01-04 06:15

嫦娥四號著陸器監視相機C 拍攝的著陸點南側月球背面圖像,玉兔二號巡視器將朝此方向駛向月球表面 新華社發

●月球背面月殼為何比正面厚?

●月球有哪些被隱藏的“過往”?

●艾特肯盆地是如何形成的?

●能否監聽宇宙深處的電磁信號?

據新華社電 這是人類第一次揭開古老月背的神秘面紗。2019年1月3日10時26分,嫦娥四號探測器自主著陸在月球背面南極-艾特肯盆地內的馮·卡門撞擊坑內,實現人類探測器首次月背軟著陸。

經過約38萬公裏、26天的漫長飛行,1月3日,嫦娥四號進入距月面15公裏的落月準備軌道。

北京航天飛行控制中心大廳內,隨著現場工作人員一聲令下,嫦娥四號探測器從距離月面15公裏處開始實施動力下降,探測器的速度逐步從相對月球1.7公裏每秒降為零。

在6到8公裏處,探測器進行快速姿態調整,不斷接近月球;在距月面100米處開始懸停,對障礙物和坡度進行識別,並自主避障;選定相對平坦的區域後,開始緩速垂直下降。最終,在反推發動機和著陸緩衝機構的“保駕護航”下,一噸多重的探測器成功著陸在月球背面東經177.6度、南緯45.5度附近的預選著陸區。

嫦娥四號著陸區地形起伏達6000米,是太陽係中已知最大的撞擊坑之一,被認為對研究月球和太陽係早期歷史具有重要價值。

落月後,通過“鵲橋”中繼星的“牽線搭橋”,嫦娥四號探測器進行了太陽翼和定向天線展開等多項工作,建立了定向天線高碼速率鏈路,實現了月背和地面穩定通信的“小目標”。

11時40分,嫦娥四號著陸器獲取了月背影像圖並傳回地面。這是人類探測器在月球背面拍攝的第一張圖片。

15時7分,工作人員在北京航天飛行控制中心通過“鵲橋”中繼星向嫦娥四號發送指令,嫦娥四號著陸器與玉兔二號巡視器(即月球車)分離開始。

飛控大廳大屏幕上,嫦娥四號著陸器矗立月面,太陽翼呈展開狀態。玉兔二號巡視器立于著陸器頂部,展開太陽翼,伸出桅桿。隨後,巡視器開始向轉移機構緩慢移動,轉移機構正常解鎖,在著陸器與月面間搭起一架斜梯,巡視器沿斜梯緩緩走向月面。22時22分,巡視器踏上月球表面,巡視器在月背留下第一道印跡。

嫦娥四號探測器動力下降過程降落相機拍攝的月背影像圖

揭秘嫦娥四號7大看點

在崇山峻嶺中自主著陸、探索宇宙起源、在月亮上“種土豆”……

文/圖 新華社

2018年12月8日從西昌衛星發射中心升空的嫦娥四號探測器,經過20多天環月飛行,終于等到目的地南極-艾特肯盆地這個太陽係中最大、最深、最古老的隕石坑迎來曙光。

2019年1月3日10時26分,嫦娥四號探測器自主著陸在月球背面南極-艾特肯盆地內的馮·卡門撞擊坑內,實現人類探測器首次月背軟著陸。11時40分,嫦娥四號著陸器獲取了首張月背影像圖並傳回地面。

1

如何實現“自動駕駛”?

用“大腦”計算尋找著陸點

1月3日10時15分,在距離月球約6.5萬公裏、環繞地月第二拉格朗日點、能同時看見地球和月球背面的中繼星“鵲橋”的通信協助下,嫦娥四號上的變推力發動機被點燃,探測器的速度從相對月球1.7公裏每秒降到接近為零。探測器調整了姿態,朝著艾特肯盆地中的馮·卡門撞擊坑相對平坦的坑底垂直降落下去。

當它距離月面約兩公裏時,太陽從東方照射月面形成的投影被探測器上的相機捕捉到,經過計算機“大腦”處理,它識別出下方的大石塊和隕石坑,進行了第一次避障。

當距離月面100米時,它在空中懸停,利用激光掃描識別出月面上更小的障礙物以及坡度,它的“大腦”再次計算,尋找到一個較為安全的地點作為著陸點。

當距離月面兩米時,探測器上的發動機停止工作,懷抱著月球車的金光閃閃的著陸器依靠自身重力落下,四條腿穩穩站立在荒涼的灰色月面,揚起一片月塵。

整個降落過程持續了大約12分鐘,全部由探測器自主完成,地球上沒有進行任何幹預,但“鵲橋”將著陸的畫面傳回到北京郊區的指揮控制中心。

2

如何在崇山峻嶺中著陸?

探測器自主識別障礙並避障

中國探月工程總設計師吳偉仁比喻説:嫦娥三號好比降落在華北大平原,而嫦娥四號好比降落到中國西南的崇山峻嶺中。

他説,嫦娥四號著陸區相當于嫦娥三號著陸區的八分之一,且落區周圍有海拔10公裏高的山,艾特肯盆地馮·卡門撞擊坑的海拔為負6公裏,因而與嫦娥三號平滑的拋物線降落軌跡不同,嫦娥四號是接近垂直降落。

“著陸時間短、難度大、風險高,對我們是一個很大的考驗。”吳偉仁説。

航天科技集團五院嫦娥四號探測器總設計師孫澤洲説:“我們對于月面地形的信息主要來自以前環月遙感數據,包含嫦娥一號、嫦娥二號以及一些國外衛星的遙感數據。但這些數據都不能給我們提供足夠精度的地形信息,我們不可能知道哪個地方有大石頭,更多的是整體的宏觀信息和統計概率,最後著陸還是要靠探測器自主識別障礙與避障。”

五院嫦娥四號探測器項目總監張熇説,嫦娥四號在係統設計上考慮了如何提高著陸的精度,在環月階段增加了軌道修正,在動力下降控制策略上進行了調整。探測器要在距離月面比較高時候就達到著陸區的上方,然後垂直下降,這樣航跡上復雜崎嶇的地形就不會對著陸帶來影響。

3

探索月球背面有何重要意義?

窺見大爆炸後宇宙起源

“去月球背面比去正面風險增大了很多,崎嶇的地形給我們帶來必須面對的問題,但在月面更高精度的著陸是未來所需要的。解決這次任務面臨的挑戰,可為後續的深空探測和小行星探測打下基礎。我們希望未來具備全月球乃至于全太陽係的到達能力。”孫澤洲説。

中科院月球與深空探測總體部主任鄒永廖説,月球背面具有獨特性質,嫦娥四號登陸的是從未實地探測過的處女地,或許能獲得重要發現。

對于天文學家來説,月球背面是一片難得的寧靜之地,因為月球自身屏蔽了來自地球的各種無線電幹擾信號,在那裏或將窺見大爆炸後宇宙如何擺脫黑暗,點亮第一代恒星。

4

為何著陸在馮·卡門撞擊坑?

這裏坑坑洼洼的仍是“謎”

由于潮汐鎖定,月球繞地球公轉與自轉的周期相同,從地球上看到的月亮“景色”總是相同的。在沒有太空探測器的年代,月球背面一直是神秘的未知世界。

直到大約60年前,蘇聯的月球3號探測器才傳回了第一張月球背面影像。大約50年前,美國阿波羅8號的三位宇航員在環月飛行時,成為最先目睹月球背面的人類。

越來越多環繞月球的探測器讓人們發現,原來月球背面和正面如此不同:正面相對平坦,而背面則崎嶇不平,遍布坑坑洼洼的撞擊坑;月球背面的月殼比正面厚得多。為什麼會這樣?現在依然是個謎,只有著陸探測才有可能揭開這個謎。

對馮·卡門撞擊坑的探測還有另一層意義,它是以20世紀匈牙利裔美國航天工程學家馮·卡門名字命名的。中國航天事業的奠基人錢學森、郭永懷都是這位“航空航天時代科學奇才”的親傳弟子。

5

此次探測會帶來哪些驚喜?

將為人類重返月球作準備

距離人類第一次登月過去50年了,人類能否重返月球?月球上的輻射會對宇航員造成多大影響?月球上到底有多少水?月球上的水是怎麼來的?中外科學家將通過嫦娥四號尋找答案,為人類重返月球作準備。

德國基爾大學物理實驗與應用研究所項目總師溫牧説:“當宇航員返回地球後,月球上造成的輻射還留在他們身體裏。這是一直存留的危險,所以我們必須把這些輻射搞明白。”

“月球童年的經歷,地球上也發生過。但由于地質活動,地球早年的痕跡已被抹去。要想了解地球久遠的往事,月球或許能給我們答案。”中科院地質與地球物理研究所研究員林楊挺説。

6

有哪些科研任務?

為月亮“種花”測“體溫”

嫦娥四號任務攜帶了中國和荷蘭科學家研制的低頻射電探測器。“到月球背面開展低頻射電天文觀測是天文學家夢寐以求的,可以填補射電天文領域上在低頻觀測段的空白。”鄒永廖説。

嫦娥四號還將棉花、油菜、土豆、擬南芥、酵母和果蠅6種生物帶上了沒有生命的月球,它們形成一個微型生物圈。人們期待月亮上能綻放出第一朵花。

月球的夜晚究竟有多冷,中國科學家還沒有確切數據。嫦娥四號的任務還包括給月球測量“體溫”。

五院嫦娥四號巡視器總體主任設計師申振榮説,去月球背面探測是中國為世界作出的貢獻。“雖然我們現在還不知道最終能探測到什麼,但是這一探測有可能會影響好幾代人。”

7

有哪些國際合作項目?

搭載四個國家科學荷載

為增進國際交流合作,擴大開放共享,嫦娥四號不僅攜帶了中國的實驗項目,還搭載了荷蘭、德國、瑞典和沙特阿拉伯四國的科學載荷。

瑞典航天局太陽係統科學部部長科勒説,首次月球背面軟著陸是中國的巨大成就,“我們非常高興能成為這次任務的一部分”。他説:“有一種理論認為,月球上的水是由于太陽風與月球表面的風化層相互作用而産生的,這是瑞典和中國科學家想通過探測解答的問題。”

嫦娥四號探測器上還搭載了德國基爾大學研制的一臺月表中子及輻射劑量探測儀,該儀器總重約3千克,可對月球表面中子和其他粒子的輻射環境進行綜合測量。

嫦娥四號德國科學載荷項目組負責人、基爾大學教授羅伯特·維默爾-施魏因格魯伯説:“中國正與許多國際夥伴進行合作,而且合作越來越多。我不認同那種因為擔心技術外流而拒絕合作的做法。在我看來,技術只會因為拒絕分享而消亡。”

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看!世界首張月球背面照 揭秘嫦娥四號7大看點
金羊網  作者:  2019-01-04

嫦娥四號著陸器監視相機C 拍攝的著陸點南側月球背面圖像,玉兔二號巡視器將朝此方向駛向月球表面 新華社發

●月球背面月殼為何比正面厚?

●月球有哪些被隱藏的“過往”?

●艾特肯盆地是如何形成的?

●能否監聽宇宙深處的電磁信號?

據新華社電 這是人類第一次揭開古老月背的神秘面紗。2019年1月3日10時26分,嫦娥四號探測器自主著陸在月球背面南極-艾特肯盆地內的馮·卡門撞擊坑內,實現人類探測器首次月背軟著陸。

經過約38萬公裏、26天的漫長飛行,1月3日,嫦娥四號進入距月面15公裏的落月準備軌道。

北京航天飛行控制中心大廳內,隨著現場工作人員一聲令下,嫦娥四號探測器從距離月面15公裏處開始實施動力下降,探測器的速度逐步從相對月球1.7公裏每秒降為零。

在6到8公裏處,探測器進行快速姿態調整,不斷接近月球;在距月面100米處開始懸停,對障礙物和坡度進行識別,並自主避障;選定相對平坦的區域後,開始緩速垂直下降。最終,在反推發動機和著陸緩衝機構的“保駕護航”下,一噸多重的探測器成功著陸在月球背面東經177.6度、南緯45.5度附近的預選著陸區。

嫦娥四號著陸區地形起伏達6000米,是太陽係中已知最大的撞擊坑之一,被認為對研究月球和太陽係早期歷史具有重要價值。

落月後,通過“鵲橋”中繼星的“牽線搭橋”,嫦娥四號探測器進行了太陽翼和定向天線展開等多項工作,建立了定向天線高碼速率鏈路,實現了月背和地面穩定通信的“小目標”。

11時40分,嫦娥四號著陸器獲取了月背影像圖並傳回地面。這是人類探測器在月球背面拍攝的第一張圖片。

15時7分,工作人員在北京航天飛行控制中心通過“鵲橋”中繼星向嫦娥四號發送指令,嫦娥四號著陸器與玉兔二號巡視器(即月球車)分離開始。

飛控大廳大屏幕上,嫦娥四號著陸器矗立月面,太陽翼呈展開狀態。玉兔二號巡視器立于著陸器頂部,展開太陽翼,伸出桅桿。隨後,巡視器開始向轉移機構緩慢移動,轉移機構正常解鎖,在著陸器與月面間搭起一架斜梯,巡視器沿斜梯緩緩走向月面。22時22分,巡視器踏上月球表面,巡視器在月背留下第一道印跡。

嫦娥四號探測器動力下降過程降落相機拍攝的月背影像圖

揭秘嫦娥四號7大看點

在崇山峻嶺中自主著陸、探索宇宙起源、在月亮上“種土豆”……

文/圖 新華社

2018年12月8日從西昌衛星發射中心升空的嫦娥四號探測器,經過20多天環月飛行,終于等到目的地南極-艾特肯盆地這個太陽係中最大、最深、最古老的隕石坑迎來曙光。

2019年1月3日10時26分,嫦娥四號探測器自主著陸在月球背面南極-艾特肯盆地內的馮·卡門撞擊坑內,實現人類探測器首次月背軟著陸。11時40分,嫦娥四號著陸器獲取了首張月背影像圖並傳回地面。

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如何實現“自動駕駛”?

用“大腦”計算尋找著陸點

1月3日10時15分,在距離月球約6.5萬公裏、環繞地月第二拉格朗日點、能同時看見地球和月球背面的中繼星“鵲橋”的通信協助下,嫦娥四號上的變推力發動機被點燃,探測器的速度從相對月球1.7公裏每秒降到接近為零。探測器調整了姿態,朝著艾特肯盆地中的馮·卡門撞擊坑相對平坦的坑底垂直降落下去。

當它距離月面約兩公裏時,太陽從東方照射月面形成的投影被探測器上的相機捕捉到,經過計算機“大腦”處理,它識別出下方的大石塊和隕石坑,進行了第一次避障。

當距離月面100米時,它在空中懸停,利用激光掃描識別出月面上更小的障礙物以及坡度,它的“大腦”再次計算,尋找到一個較為安全的地點作為著陸點。

當距離月面兩米時,探測器上的發動機停止工作,懷抱著月球車的金光閃閃的著陸器依靠自身重力落下,四條腿穩穩站立在荒涼的灰色月面,揚起一片月塵。

整個降落過程持續了大約12分鐘,全部由探測器自主完成,地球上沒有進行任何幹預,但“鵲橋”將著陸的畫面傳回到北京郊區的指揮控制中心。

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如何在崇山峻嶺中著陸?

探測器自主識別障礙並避障

中國探月工程總設計師吳偉仁比喻説:嫦娥三號好比降落在華北大平原,而嫦娥四號好比降落到中國西南的崇山峻嶺中。

他説,嫦娥四號著陸區相當于嫦娥三號著陸區的八分之一,且落區周圍有海拔10公裏高的山,艾特肯盆地馮·卡門撞擊坑的海拔為負6公裏,因而與嫦娥三號平滑的拋物線降落軌跡不同,嫦娥四號是接近垂直降落。

“著陸時間短、難度大、風險高,對我們是一個很大的考驗。”吳偉仁説。

航天科技集團五院嫦娥四號探測器總設計師孫澤洲説:“我們對于月面地形的信息主要來自以前環月遙感數據,包含嫦娥一號、嫦娥二號以及一些國外衛星的遙感數據。但這些數據都不能給我們提供足夠精度的地形信息,我們不可能知道哪個地方有大石頭,更多的是整體的宏觀信息和統計概率,最後著陸還是要靠探測器自主識別障礙與避障。”

五院嫦娥四號探測器項目總監張熇説,嫦娥四號在係統設計上考慮了如何提高著陸的精度,在環月階段增加了軌道修正,在動力下降控制策略上進行了調整。探測器要在距離月面比較高時候就達到著陸區的上方,然後垂直下降,這樣航跡上復雜崎嶇的地形就不會對著陸帶來影響。

3

探索月球背面有何重要意義?

窺見大爆炸後宇宙起源

“去月球背面比去正面風險增大了很多,崎嶇的地形給我們帶來必須面對的問題,但在月面更高精度的著陸是未來所需要的。解決這次任務面臨的挑戰,可為後續的深空探測和小行星探測打下基礎。我們希望未來具備全月球乃至于全太陽係的到達能力。”孫澤洲説。

中科院月球與深空探測總體部主任鄒永廖説,月球背面具有獨特性質,嫦娥四號登陸的是從未實地探測過的處女地,或許能獲得重要發現。

對于天文學家來説,月球背面是一片難得的寧靜之地,因為月球自身屏蔽了來自地球的各種無線電幹擾信號,在那裏或將窺見大爆炸後宇宙如何擺脫黑暗,點亮第一代恒星。

4

為何著陸在馮·卡門撞擊坑?

這裏坑坑洼洼的仍是“謎”

由于潮汐鎖定,月球繞地球公轉與自轉的周期相同,從地球上看到的月亮“景色”總是相同的。在沒有太空探測器的年代,月球背面一直是神秘的未知世界。

直到大約60年前,蘇聯的月球3號探測器才傳回了第一張月球背面影像。大約50年前,美國阿波羅8號的三位宇航員在環月飛行時,成為最先目睹月球背面的人類。

越來越多環繞月球的探測器讓人們發現,原來月球背面和正面如此不同:正面相對平坦,而背面則崎嶇不平,遍布坑坑洼洼的撞擊坑;月球背面的月殼比正面厚得多。為什麼會這樣?現在依然是個謎,只有著陸探測才有可能揭開這個謎。

對馮·卡門撞擊坑的探測還有另一層意義,它是以20世紀匈牙利裔美國航天工程學家馮·卡門名字命名的。中國航天事業的奠基人錢學森、郭永懷都是這位“航空航天時代科學奇才”的親傳弟子。

5

此次探測會帶來哪些驚喜?

將為人類重返月球作準備

距離人類第一次登月過去50年了,人類能否重返月球?月球上的輻射會對宇航員造成多大影響?月球上到底有多少水?月球上的水是怎麼來的?中外科學家將通過嫦娥四號尋找答案,為人類重返月球作準備。

德國基爾大學物理實驗與應用研究所項目總師溫牧説:“當宇航員返回地球後,月球上造成的輻射還留在他們身體裏。這是一直存留的危險,所以我們必須把這些輻射搞明白。”

“月球童年的經歷,地球上也發生過。但由于地質活動,地球早年的痕跡已被抹去。要想了解地球久遠的往事,月球或許能給我們答案。”中科院地質與地球物理研究所研究員林楊挺説。

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有哪些科研任務?

為月亮“種花”測“體溫”

嫦娥四號任務攜帶了中國和荷蘭科學家研制的低頻射電探測器。“到月球背面開展低頻射電天文觀測是天文學家夢寐以求的,可以填補射電天文領域上在低頻觀測段的空白。”鄒永廖説。

嫦娥四號還將棉花、油菜、土豆、擬南芥、酵母和果蠅6種生物帶上了沒有生命的月球,它們形成一個微型生物圈。人們期待月亮上能綻放出第一朵花。

月球的夜晚究竟有多冷,中國科學家還沒有確切數據。嫦娥四號的任務還包括給月球測量“體溫”。

五院嫦娥四號巡視器總體主任設計師申振榮説,去月球背面探測是中國為世界作出的貢獻。“雖然我們現在還不知道最終能探測到什麼,但是這一探測有可能會影響好幾代人。”

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有哪些國際合作項目?

搭載四個國家科學荷載

為增進國際交流合作,擴大開放共享,嫦娥四號不僅攜帶了中國的實驗項目,還搭載了荷蘭、德國、瑞典和沙特阿拉伯四國的科學載荷。

瑞典航天局太陽係統科學部部長科勒説,首次月球背面軟著陸是中國的巨大成就,“我們非常高興能成為這次任務的一部分”。他説:“有一種理論認為,月球上的水是由于太陽風與月球表面的風化層相互作用而産生的,這是瑞典和中國科學家想通過探測解答的問題。”

嫦娥四號探測器上還搭載了德國基爾大學研制的一臺月表中子及輻射劑量探測儀,該儀器總重約3千克,可對月球表面中子和其他粒子的輻射環境進行綜合測量。

嫦娥四號德國科學載荷項目組負責人、基爾大學教授羅伯特·維默爾-施魏因格魯伯説:“中國正與許多國際夥伴進行合作,而且合作越來越多。我不認同那種因為擔心技術外流而拒絕合作的做法。在我看來,技術只會因為拒絕分享而消亡。”

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