嫦娥四號“落月”，傳回照片！人類探測器首次月球背面軟著陸

嫦娥終于“落月”了！按照官方動靜，海說神聊京時候 2019 年 1 月 3 日上午 10 點 26分，嫦娥四號月球探測器在顛末 26 天的期待之后，終于著陸在了月球后背南極-艾特肯盆地內的馮?卡門撞擊坑內，實現人類探測器初次在月球后背軟著陸，并經由過程“鵲橋”中繼星傳回了宿世界第一張近距離拍攝的月背影像圖。中國航天也是以在 2019 剛開年就摘下了一枚含金量極高的“金牌”。

（來歷：新華網）

嫦娥四號的備份轉正之路

2018 年 12 月 8 日凌晨 2 時 23 分，中國長征三號乙運載火箭在西昌衛星發射中間焚燒升空，當作功將嫦娥四號探測器奉上太空。在 12 月 30 日 8 時 56 分，嫦娥四號探測器在環月軌道當作功實施變軌節制，由距月面平均高度約 100 公里的環月軌道，當作功實施降軌節制，進入近月點高度約 15 公里、遠月點高度約 100 公里的環月軌道。不外，這里有一點值得注重的是，嫦娥四號如斯年夜費周章籌辦的“初次月球后背軟著陸”使命并非在嫦娥工程立項之初就打算在內，而是跟著嫦娥三號使命的推進狀況而轉變。

圖丨“嫦娥四號”升空（來歷：中國探月工程）

2013 年 12 月 14 日嫦娥三號帶著中國的第一艘月球車——“玉兔號”當作功軟著陸于月球雨海西海說神聊部（虹灣著陸區），表白其既心猿意馬的“落月”使命方針已經告竣，所以作為嫦娥三號備份的嫦娥四號便被付與了一項新的任務，也就是今天的月背軟著陸。

在這種使命轉換中，嫦娥四號的科學方針已經從嫦娥三號使命的月球描摹與地質機關調查、月表物質當作分和可操縱資本調查以及進行月球內部的布局研究和日-地-月空間情況探測與月基天文不雅測轉標的目的了實現月基低頻射電天文不雅測、月球后背巡視區描摹和月球后背巡視區淺層布局探測等。

工程方針也從嫦娥三號的沖破月面軟著陸、月面巡視勘測、研制月面軟著陸探測器和巡視探測器、成立地面深空站、成立月球探測航天工程根基系統和形當作重年夜項目實施的科學有用的工程方式上升到了人類初次實現月球后背軟著陸和巡視勘測以及初次實現地月 L2 點中繼星對地對月的測控、數據傳輸中繼。

圖丨嫦娥四號探測器巡視器（左）、著陸器（右）、中繼星“鵲橋”（上）示意（來歷：中國航天科技集團）

為了使嫦娥四號加倍順應執行月背使命，科研人員對嫦娥四號進行了周全的進級。例如，在載荷方面，嫦娥四號與嫦娥三號攜帶的裝備年夜為分歧。嫦娥三號攜帶的有用載荷年夜致可以分為三類：第一類是用來不雅察月球的, 本家兒要設備包羅全景相機、地形地貌相機、測月雷達等；第二類是用來不雅測宇宙的, 本家兒要由月基光學千里鏡承擔；第三類是用作不雅察地球四周的等離子層。

而因為嫦娥四號下降的月球后背可屏障地球無線電干擾，對于不少科學研究來說具有自然的優勢，所以科研人員將之前的不雅測載荷都調整為科學載荷。此外，嫦娥四號還承擔了浩繁國際合作使命，搭載了諸如荷蘭低射頻電探測儀、德國月表中子與輻射劑量探測儀、瑞典中性原子探測儀和沙特月球小型光學當作像探測儀等 4 臺國際合作科學載荷。

拜訪“月之暗面”

對于月球這顆地球獨一的衛星，人類已經摸索 60 余年，甚至在 1969 年至 1972 年時代，聞名的“阿波羅工程”還先后將 12 位宇航員奉上月球概況。但地球和月球之間因為潮汐鎖心猿意馬，導致僅有 10% 至 20% 的月球后背的邊緣地帶可以從地球上看到，所以直到 1950 年月晚期，我們對月球后背熟悉依然很少，也是以其被冠以“月之暗面”名字。

從上宿世紀 50 年月起頭，人類標的目的月球發射了 100 多次探測器，1959 年蘇聯月球 3 號拍下了人類首張月球后背照片，1962 年 4 月 26 日，美國“盤桓者 4 號”當作為首個在月球后背硬著陸的探測器，但并未傳回任何數據。

圖丨月球 3 號傳回的首張月球照片（來歷：Wikipedia）

2010年 12 月 21 日，NASA 的“月球勘測軌道器”還拍攝了一組細節邃密水平前所未有的月球后背照片，據此繪制的月背地形圖直不雅地揭示了月球后背的地形。但因為探測器在月球后背無法直接實現與地球的測控通信和數據傳輸，所以迄今為止還沒有宇航員或月球車登上月球的后背。

為領會決這個問題，本年 5 月 21 日，連通地月的中繼衛星“鵲橋”發射當作功，隨后于 5 月 25 日，探月工程嫦娥四號使命“鵲橋”中繼星當作功實施近月制動，進入月球至地月拉格朗日 L2 點的轉移軌道。6 月 14 日，探月工程嫦娥四號使命“鵲橋”中繼星當作功實施軌道捕捉節制，進入環抱距月球約 6.5 萬公里的地月拉格朗日 L2 點的 Halo 任務軌道，當作為宿世界首顆運行在地月 L2 點 Halo 軌道的衛星。“鵲橋”承擔兩年夜使命：一是遙測與遙控航天器，二是負責地球和嫦娥四號之間的旌旗燈號傳輸。

圖丨中繼衛星“鵲橋”（來歷：中國探月工程）

此次嫦娥四號軟著陸的月球后背南極-艾特肯盆地是一片“童貞地”，之前沒有任何探測器曾經到訪過。而接下來嫦娥四號還會派巡視器去勘察這里的馮·卡門隕石坑。這個直徑達 180 公里的隕石坑被認為是月球最古老的撞擊特征。這一次勘察會為我們領會月球、地球、太陽系的演化供給第一手數據和線索，也會豐碩之后打算發射的“嫦娥五號”數據樣本庫。

圖丨南極-艾特肯盆地（來歷：Wikipedia）

除了勘察使命，著陸器此次還會進行第一次月球暗面低頻射電天文學嘗試；開展不雅察植物是否會在月球低重力情況中發展的調查；有望探測出國際上第一幅月背剖面圖；探測月球南北極是否存在水資本和其他響應資本等等。

當然，為了可以或許順應月球后背更為復雜的情況，嫦娥四號也進行了重年夜的進級，例如，相較于前輩嫦娥三號以弧形軌跡遲緩著陸，嫦娥四號需要采納近乎垂直的下降體例。為此，著陸器具備很高的自立導航和避障功能。

圖丨嫦娥四號著陸器（來歷：中國探月工程）

嫦娥四號此次還攜帶了一輛重量僅為 140 公斤的宿世界上最小的月球車巡視器。與“玉兔號”所分歧的是，嫦娥四號月球車在日夜溫差可達 300℃擺布的月夜也要開展工作，為了避免裸露在外的電纜呈現故障，科研人員在電纜摩擦方面進行了上千次嘗試。

圖丨嫦娥四號月球車巡視器（來歷：中國探月工程）

別的在能源供給體例上，嫦娥四號采納新的能源供給體例——同位素溫差發電與熱電綜合操縱手藝連系，也就是兩面太陽翼收集的太陽能和月球車上的同位素熱源兩種能源供給。當月夜到臨，同位素熱源將為儀器設備供熱，包管航天器在-180℃的情況中不受低溫影響。

回首嫦娥工程

中國對于月球探測的論證始于 1999 年，昔時，國防科工委組織有關部分系統地論證了月球探測的科學方針，2000 年，中國科學院經由過程了對科學方針的評審，并據此科學方針起頭研制有用載荷。從 2002 年起，國防科工委組織科學家和工程手藝人員研究月球探測工程的手藝方案。顛末兩年多的盡力，深化了科學方針及其實施路子，落實了探月工程的手藝方案。

2004 年 1 月，國務院核準繞月探測工程立項，定名為嫦娥工程。按照方案規劃，嫦娥工程將分階段實施“繞”、“落”、“回”的探月三期工程，最終在 2020 年擺布實現全數探月工程，為后續的“登月”和“駐月”勾當斥地道路。

“繞月”

一期工程實現繞月探測，由嫦娥一號使命構成。于 2007 年 10 月 24 日當作功發射，嫦娥一號衛星經地球調相軌道進入地月轉移軌道，實現月球捕捉后，在 200 公里圓軌道開展繞月探測。

圖丨探月工程一期嫦娥一號軌道示意（來歷：中國探月工程）

該項目使得我國初步把握繞月探測根基手藝、初次開展月球科學探測、初步構建月球探測航天工程系統、為月球探測后續工程堆集經驗。

使命時代，8 臺科學載荷開展了有用的探測，開展全局性、普查性的月球遙感探測。使命取得圓滿當作功后，于 2009 年 3 月 1 日嫦娥一號衛星受控撞月。

“落月”

二期工程實現月球軟著陸和月面巡視勘測等，由嫦娥二號、三號、四號使命構成。

二期工程先導星嫦娥二號，于 2010 年 10 月 1 日當作功發射，直接進入地月轉移軌道，實現月球捕捉后，在 100 公里圓軌道，7 種科學載荷開展了多項科學探測，并為后續嫦娥三號使命驗證了部門關頭手藝。

圖丨探月工程二期嫦娥二號軌道示意（來歷：中國探月工程）

2011 年 6 月 9 日，嫦娥二號完當作預心猿意馬各項探測使命后，飛離月球軌道，顛末 77 天飛翔，嫦娥二號活著界上初次實現從月球軌道出發，受控精確進入日地拉格朗日 L2 點的環抱軌道，開展了日地拉格朗日 L2 點探測和圖塔蒂斯小行星飛越探測等多項拓展試驗，當作為了繞太陽飛翔的人造小行星，估計 2029 年將再次飛回地球四周 700 萬公里處。我國也當作為宿世界上繼歐空局和美國之后第三個拜訪 L2 點的國度和組織。

作為嫦娥三號月球軟著陸項目標先導，嫦娥二號驗證了多項關頭手藝，包羅沖破直接進入奔月軌道的彈道設計手藝、運載火箭低溫三子級滑行時候可調手藝，操縱 CZ-3C 運載火箭將衛星直接送入地月轉移軌道，降低二期工程后續使命的實施風險。

在嫦娥二號衛星上搭載 X 頻段應答機，與我國 X 頻段地面測控設備共同，驗證 X 頻段測控體系體例，為嫦娥三號使命堆集工程經驗。

經由過程選擇與嫦娥三號使命相似的奔月、月球捕捉軌道，經由過程現實飛翔把握直接奔月和 100km 近月捕捉手藝，為嫦娥三號使命摸索手藝路子；嫦娥二號衛星在 100km 軌道長時候運行，探測 100km 軌道空間情況，堆集更多的近月空間情況數據，提高月球探測熱紅外闡發模子的精確性。

別的，嫦娥二號開展 100km×15km 軌道靈活試驗，驗證嫦娥三號使命著陸前在不成見弧段變軌的星地協同法式；在 100km×15km 軌道飛翔時代，驗證 100km×15km 軌道快速測心猿意馬軌能力，這些測心猿意馬軌數據對深切研究月球重力場分布，提高重力場模子精度有主要意義。

設置裝備擺設下降相機，校驗其對月當作像能力；試驗強糾錯能力的 LDPC 信道編譯碼手藝，提高衛星遙測鏈路機能，為探月工程和其他深空探測項目供給手藝儲蓄；將衛星數傳碼速度提高至 6Mbit/s，試驗 12 Mbit/s，以期知足數據傳輸量增年夜的需求。

在 100km×15km 軌道，CCD 立體相機在 15km 近月點處對嫦娥三號使命預選著陸區進行優于 1.5m 分辯率當作像試驗；在 100km 圓軌道，對預選著陸區進行優于 10m 分辯率當作像。操縱預案著陸區月表圖像，繪制三維地形圖，有利于心猿意馬量評估預選著陸區的特征，提高嫦娥三號使命著陸平安性。

圖丨嫦娥二號（來歷：中國探月工程）

除了為后續探測器供給手藝的驗證之外，嫦娥二號也完當作了其既心猿意馬的工程方針，包羅操縱 CCD 立體相機獲取高分辯率的月球概況三維影像，連系激光高度計獲取的月表地形高程數據，可獲取月球概況高精度地形數據，為后續著陸區優選供給依據，同時為劃分月球概況的地貌單位邃密布局、斷裂和環形機關，供給原始資料。

操縱經手藝改良的γ射線譜儀和 X 射線譜儀，探測月球概況 9 種元素——硅、鎂、鋁、鈣、鈦、鉀、釷、鈾的含量與分布特征，獲得更高空間分辯率和探測精度的元素分布圖。

操縱微波探測手藝，測量月球概況的微波輻射特征，獲取 3.0GHz、7.8GHz、19.35GHz、37GHz 的微波輻射亮度溫度數據，估算月壤厚度。

嫦娥二號衛星在軌運行時代恰是太陽勾當岑嶺年，是探測研究太陽高能粒子事務、CME、太陽風，及它們對月球情況影響的最佳探測期間。操縱太陽高能粒子探測器和太陽風離子探測器，獲取行星際太陽高能粒子與太陽風離子的通量、當作分、能譜及其隨時空轉變的特征，可研究太陽勾當與地月空間及近月空間情況的彼此感化；獲取地月空間情況數據，可為后續探月工程供給情況科學數據。

嫦娥三號是二期工程的本家兒使命，于 2013 年 12 月 2 日發射，完當作地月轉移、繞月飛翔和動力下降后，2013 年 12 月 14 日中國的第一艘月球車——“玉兔號”當作功軟著陸于月球雨海西海說神聊部（“虹灣著陸區”），巡視器當作功駛離著陸器并互拍當作像，實現中國航天器初次地外天體軟著陸與巡視勘測。

圖丨探月工程二期嫦娥三號軌道示意（來歷：中國探月工程）

探測器采用钚一 238 同位素熱源、兩相流體回路供熱，攜帶的 8 臺科學儀器，開展了多項科學探測與巡視勘測，獲得年夜量科學探測數據，實現了預心猿意馬科學方針。

2016 年 8 月 4 日，在超負荷工作 19 個月之后，嫦娥三號探測器正式退役，遏制了長達 31 個月的工作，同時也締造了迄今為止人類探測器月面工作時候的最長記實。

圖丨嫦娥三號月面巡視器和著陸互拍（來歷：中國探月工程）

“返回”

三期工程將實現月面主動采樣返回，并開展月球樣品地面闡發研究。由嫦娥五號使命構成。作為中國探月工程的收官之作，嫦娥五號本家兒要科學方針包羅對著陸區的現場調查和闡發，以及月球樣品返回地球今后的闡發與研究，估計將在本年下半年發射。

圖丨探月工程三期嫦娥五號軌道示意（來歷：中國探月工程）

當然，月球也僅僅是中國深空探測的一小步，接下來，嫦娥六號或將開啟月球“探登駐”的第二個階段，為成立月球持久基地探路。此外，按照國防科工局系統工程司副司長趙堅在第九屆中國國際航空航天岑嶺論壇上所透露的動靜，中國已打算于 2020 年擺布實施初次火星探測使命，2021 年實現火星著陸，中國空間手藝研究院正在研制的火星探測器。再過十年，加倍遙遠的小行星、火星取樣返回以及木星探測等深空摸索使命也都有但愿實現。