嫦娥四号成功发射奔向月背
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。
“零窗口”发射
据新华社西昌12月8日电(李国利、王玉磊)12月8日2时23分,嫦娥四号探测器“零窗口”发射成功并进入到预定轨道。至此,我国在西昌卫星发射中心发射升空的所有探月卫星,均实现了“零窗口”发射。
“零窗口”指的是在窗口前沿,在预先计算好的发射时间,分秒不差将火箭点火升空。据嫦娥四号任务01指挥员陈政介绍,在这个时刻发射,卫星不需要中途修正就能进入预定轨道,同时又能在变轨过程中节省燃料从而为后续工作留下更多动力。
2007年10月24日,我国第一颗探月卫星嫦娥一号发射在即。为加大卫星入轨成功率,西昌卫星发射中心科研人员及一线参试人员都决心实现“零窗口”发射。
“当时,世界上还没有哪一个国家能够保证火箭准确实施"零窗口"发射,因为影响准时点火的因素太多了。”时任嫦娥一号任务01指挥员李本琪介绍说。当日18时05分04秒,我国首次探月任务完美实现“零窗口”发射,创造了航天发射史上的“中国奇迹”。正是由于“零窗口”发射省下了准备作轨道修正的120公斤燃料,嫦娥一号卫星在完成一年寿命以后又继续运行了4个月。
从2007年起,有中国“探月港”美誉的西昌卫星发射中心连续成功发射嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥三号和嫦娥四号等探测器,创造了一个又一个“中国奇迹”。
目标任务
●工程目标
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。
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。
●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。
●科学试验
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。
史上首次:人类在月面进行生物实验
为了探索生物在月球环境中生存的奥秘,嫦娥四号还搭载了很多科学载荷,用植物种子和昆虫卵等进行月面生物实验。
拟南芥(种子)马铃薯(种子)
栽培并实现一个生命周期种子生根发芽,开出月球表面第一朵花。
昆虫(卵)
孵化并实现一个生命周期。
为以后人类进入月球乃至地外星球生存提供保障。
关键问题
●嫦娥四号降落在哪儿?
5年前,嫦娥三号着陆在月球正面的虹湾。那里布满月海玄武岩,地势较为开阔、平坦,位于大型撞击坑、月海、高地(山脉)交汇地区,有利于科学勘察目标的选择。
而嫦娥四号的主着陆区为月球背面南极艾特肯盆地,着陆区面积比虹湾地区小了许多,而且月球背面山峰林立,遍布撞击坑,很难找出更大、更平坦的地方,嫦娥三号着陆区地形起伏仅800米,而嫦娥四号着陆区起伏达到了6000米。由于落月过程地球方向不直接可见,整个落月过程由GNC(制导、导航与控制)系统自主操控,加之回传画面的延迟,对地面人员来说,这个过程近乎是“盲降”。
●为啥非要去月球背面?
月球背面拥有一些得天独厚的优势。
1.干扰小,利于科学探测。月球背面受到的电磁波干扰较小,能监听到地球上无法获取的微弱宇宙信号,利于进行宇宙辐射探测、宇宙起源探索等科学研究。
2.研究月球背面的地质条件。月球背面的地质情况与正面有所不同,研究这里的地质条件,对月壤成分、小行星活动乃至月球的形成都有重要辅助意义。
3.未来的星际探索中转基地。从月球背面出发对其它行星探测和开发,飞行器的发射将会比较省力,未来,月球背面或许可以用来建立星际探索中转基地。
●新月球车有何突破?
今年8月15日,嫦娥四号月球车外观在北京首次亮相,与“玉兔”恰似孪生姐妹。嫦娥四号月球车总重量约140公斤,是全球迄今重量最小的月球车。嫦娥四号月球车基本继承了“玉兔号”的状态,但针对月球背面复杂的地形条件、中继通信新的需求和科学目标实际需要,作了适应性更改和有效载荷配置调整。
工作在月球表面,月球车将面临多种极端条件的考验。据了解,嫦娥三号着陆器和月球车设计寿命分别为1年和3个月,但最终月球车工作了2年9个月,着陆器目前仍在运行。嫦娥四号月球车设计寿命也是3个月,但预计工作时间将比“玉兔号”更长。
路程42万公里,要飞20多天
这次的地月旅行,嫦娥四号要跨越42万公里的距离。长三乙火箭送嫦娥走的是直飞月球的航线,这可是为探测器省时省力的一条捷径,也是国际上奔月的主流方式。经过1000多秒的飞行过程,火箭把探测器送到地月转移轨道的入口,剩下的路就要靠探测器自己走了。从8日2时23分发射时算起,嫦娥四号要到达月球,还要经过大约20多天的飞行。
信使信号受阻,“鹊桥”传话
由于嫦娥四号降落在月球背面,月球背面始终与地球“背对背”,无法直接与地球通信。为了解决通信问题,科学家找到了一个能同时“看到”地球和月球的位置——地月拉格朗日L2点,该点位于地月球心连线上靠近月球的一侧,距月球约6.5万公里,并在这里部署了一颗通信卫星——“鹊桥”中继卫星。地球地面和嫦娥四号都先发射信号给“鹊桥号”,再由其转发给另一方。
奔月6步骤
1
火箭发射
搭乘长征三号乙系列火箭,从我国西昌卫星发射中心出发。
2
近月制动
到达月球附近,并开始“刹车”减速。
3
绕月飞行
环绕月球飞行半个月左右。
4
环月降轨
从环月轨道进入离月球较近的月面着陆准备轨道。
5
落月
动力下降,着陆于月球背面。
6
着陆器巡视器分离
着陆器与巡视器分离,并拍摄第一张月球背面照片,探测器携带的多台设备和仪器也将陆续开始工作。
(据新华社、央视新闻、新京报)
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