嫦娥四号“落月”，传回照片！人类探测器首次月球背面软着陆

嫦娥终于“落月”了！按照官方动静，海说神聊京时候 2019 年 1 月 3 日上午 10 点 26分，嫦娥四号月球探测器在颠末 26 天的期待之后，终于着陆在了月球后背南极-艾特肯盆地内的冯?卡门撞击坑内，实现人类探测器初次在月球后背软着陆，并经由过程“鹊桥”中继星传回了宿世界第一张近距离拍摄的月背影像图。中国航天也是以在 2019 刚开年就摘下了一枚含金量极高的“金牌”。

（来历：新华网）

嫦娥四号的备份转正之路

2018 年 12 月 8 日凌晨 2 时 23 分，中国长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中间焚烧升空，当作功将嫦娥四号探测器奉上太空。在 12 月 30 日 8 时 56 分，嫦娥四号探测器在环月轨道当作功实施变轨节制，由距月面平均高度约 100 公里的环月轨道，当作功实施降轨节制，进入近月点高度约 15 公里、远月点高度约 100 公里的环月轨道。不外，这里有一点值得注重的是，嫦娥四号如斯年夜费周章筹办的“初次月球后背软着陆”使命并非在嫦娥工程立项之初就打算在内，而是跟着嫦娥三号使命的推进状况而转变。

图丨“嫦娥四号”升空（来历：中国探月工程）

2013 年 12 月 14 日嫦娥三号带着中国的第一艘月球车——“玉兔号”当作功软着陆于月球雨海西海说神聊部（虹湾着陆区），表白其既心猿意马的“落月”使命方针已经告竣，所以作为嫦娥三号备份的嫦娥四号便被付与了一项新的任务，也就是今天的月背软着陆。

在这种使命转换中，嫦娥四号的科学方针已经从嫦娥三号使命的月球描摹与地质机关调查、月表物质当作分和可操纵资本调查以及进行月球内部的布局研究和日-地-月空间情况探测与月基天文不雅测转标的目的了实现月基低频射电天文不雅测、月球后背巡视区描摹和月球后背巡视区浅层布局探测等。

工程方针也从嫦娥三号的冲破月面软着陆、月面巡视勘测、研制月面软着陆探测器和巡视探测器、成立地面深空站、成立月球探测航天工程根基系统和形当作重年夜项目实施的科学有用的工程方式上升到了人类初次实现月球后背软着陆和巡视勘测以及初次实现地月 L2 点中继星对地对月的测控、数据传输中继。

图丨嫦娥四号探测器巡视器（左）、着陆器（右）、中继星“鹊桥”（上）示意（来历：中国航天科技集团）

为了使嫦娥四号加倍顺应执行月背使命，科研人员对嫦娥四号进行了周全的进级。例如，在载荷方面，嫦娥四号与嫦娥三号携带的装备年夜为分歧。嫦娥三号携带的有用载荷年夜致可以分为三类：第一类是用来不雅察月球的, 本家儿要设备包罗全景相机、地形地貌相机、测月雷达等；第二类是用来不雅测宇宙的, 本家儿要由月基光学千里镜承担；第三类是用作不雅察地球四周的等离子层。

而因为嫦娥四号下降的月球后背可屏障地球无线电干扰，对于不少科学研究来说具有自然的优势，所以科研人员将之前的不雅测载荷都调整为科学载荷。此外，嫦娥四号还承担了浩繁国际合作使命，搭载了诸如荷兰低射频电探测仪、德国月表中子与辐射剂量探测仪、瑞典中性原子探测仪和沙特月球小型光学当作像探测仪等 4 台国际合作科学载荷。

拜访“月之暗面”

对于月球这颗地球独一的卫星，人类已经摸索 60 余年，甚至在 1969 年至 1972 年时代，闻名的“阿波罗工程”还先后将 12 位宇航员奉上月球概况。但地球和月球之间因为潮汐锁心猿意马，导致仅有 10% 至 20% 的月球后背的边缘地带可以从地球上看到，所以直到 1950 年月晚期，我们对月球后背熟悉依然很少，也是以其被冠以“月之暗面”名字。

从上宿世纪 50 年月起头，人类标的目的月球发射了 100 多次探测器，1959 年苏联月球 3 号拍下了人类首张月球后背照片，1962 年 4 月 26 日，美国“盘桓者 4 号”当作为首个在月球后背硬着陆的探测器，但并未传回任何数据。

图丨月球 3 号传回的首张月球照片（来历：Wikipedia）

2010年 12 月 21 日，NASA 的“月球勘测轨道器”还拍摄了一组细节邃密水平前所未有的月球后背照片，据此绘制的月背地形图直不雅地揭示了月球后背的地形。但因为探测器在月球后背无法直接实现与地球的测控通信和数据传输，所以迄今为止还没有宇航员或月球车登上月球的后背。

为领会决这个问题，本年 5 月 21 日，连通地月的中继卫星“鹊桥”发射当作功，随后于 5 月 25 日，探月工程嫦娥四号使命“鹊桥”中继星当作功实施近月制动，进入月球至地月拉格朗日 L2 点的转移轨道。6 月 14 日，探月工程嫦娥四号使命“鹊桥”中继星当作功实施轨道捕捉节制，进入环抱距月球约 6.5 万公里的地月拉格朗日 L2 点的 Halo 任务轨道，当作为宿世界首颗运行在地月 L2 点 Halo 轨道的卫星。“鹊桥”承担两年夜使命：一是遥测与遥控航天器，二是负责地球和嫦娥四号之间的旌旗灯号传输。

图丨中继卫星“鹊桥”（来历：中国探月工程）

此次嫦娥四号软着陆的月球后背南极-艾特肯盆地是一片“童贞地”，之前没有任何探测器曾经到访过。而接下来嫦娥四号还会派巡视器去勘察这里的冯·卡门陨石坑。这个直径达 180 公里的陨石坑被认为是月球最古老的撞击特征。这一次勘察会为我们领会月球、地球、太阳系的演化供给第一手数据和线索，也会丰硕之后打算发射的“嫦娥五号”数据样本库。

图丨南极-艾特肯盆地（来历：Wikipedia）

除了勘察使命，着陆器此次还会进行第一次月球暗面低频射电天文学尝试；开展不雅察植物是否会在月球低重力情况中发展的调查；有望探测出国际上第一幅月背剖面图；探测月球南北极是否存在水资本和其他响应资本等等。

当然，为了可以或许顺应月球后背更为复杂的情况，嫦娥四号也进行了重年夜的进级，例如，相较于前辈嫦娥三号以弧形轨迹迟缓着陆，嫦娥四号需要采纳近乎垂直的下降体例。为此，着陆器具备很高的自立导航和避障功能。

图丨嫦娥四号着陆器（来历：中国探月工程）

嫦娥四号此次还携带了一辆重量仅为 140 公斤的宿世界上最小的月球车巡视器。与“玉兔号”所分歧的是，嫦娥四号月球车在日夜温差可达 300℃摆布的月夜也要开展工作，为了避免裸露在外的电缆呈现故障，科研人员在电缆摩擦方面进行了上千次尝试。

图丨嫦娥四号月球车巡视器（来历：中国探月工程）

别的在能源供给体例上，嫦娥四号采纳新的能源供给体例——同位素温差发电与热电综合操纵手艺连系，也就是两面太阳翼收集的太阳能和月球车上的同位素热源两种能源供给。当月夜到临，同位素热源将为仪器设备供热，包管航天器在-180℃的情况中不受低温影响。

回首嫦娥工程

中国对于月球探测的论证始于 1999 年，昔时，国防科工委组织有关部分系统地论证了月球探测的科学方针，2000 年，中国科学院经由过程了对科学方针的评审，并据此科学方针起头研制有用载荷。从 2002 年起，国防科工委组织科学家和工程手艺人员研究月球探测工程的手艺方案。颠末两年多的尽力，深化了科学方针及其实施路子，落实了探月工程的手艺方案。

2004 年 1 月，国务院核准绕月探测工程立项，定名为嫦娥工程。按照方案规划，嫦娥工程将分阶段实施“绕”、“落”、“回”的探月三期工程，最终在 2020 年摆布实现全数探月工程，为后续的“登月”和“驻月”勾当斥地道路。

“绕月”

一期工程实现绕月探测，由嫦娥一号使命构成。于 2007 年 10 月 24 日当作功发射，嫦娥一号卫星经地球调相轨道进入地月转移轨道，实现月球捕捉后，在 200 公里圆轨道开展绕月探测。

图丨探月工程一期嫦娥一号轨道示意（来历：中国探月工程）

该项目使得我国初步把握绕月探测根基手艺、初次开展月球科学探测、初步构建月球探测航天工程系统、为月球探测后续工程堆集经验。

使命时代，8 台科学载荷开展了有用的探测，开展全局性、普查性的月球遥感探测。使命取得圆满当作功后，于 2009 年 3 月 1 日嫦娥一号卫星受控撞月。

“落月”

二期工程实现月球软着陆和月面巡视勘测等，由嫦娥二号、三号、四号使命构成。

二期工程先导星嫦娥二号，于 2010 年 10 月 1 日当作功发射，直接进入地月转移轨道，实现月球捕捉后，在 100 公里圆轨道，7 种科学载荷开展了多项科学探测，并为后续嫦娥三号使命验证了部门关头手艺。

图丨探月工程二期嫦娥二号轨道示意（来历：中国探月工程）

2011 年 6 月 9 日，嫦娥二号完当作预心猿意马各项探测使命后，飞离月球轨道，颠末 77 天飞翔，嫦娥二号活着界上初次实现从月球轨道出发，受控精确进入日地拉格朗日 L2 点的环抱轨道，开展了日地拉格朗日 L2 点探测和图塔蒂斯小行星飞越探测等多项拓展试验，当作为了绕太阳飞翔的人造小行星，估计 2029 年将再次飞回地球四周 700 万公里处。我国也当作为宿世界上继欧空局和美国之后第三个拜访 L2 点的国度和组织。

作为嫦娥三号月球软着陆项目标先导，嫦娥二号验证了多项关头手艺，包罗冲破直接进入奔月轨道的弹道设计手艺、运载火箭低温三子级滑行时候可调手艺，操纵 CZ-3C 运载火箭将卫星直接送入地月转移轨道，降低二期工程后续使命的实施风险。

在嫦娥二号卫星上搭载 X 频段应答机，与我国 X 频段地面测控设备共同，验证 X 频段测控体系体例，为嫦娥三号使命堆集工程经验。

经由过程选择与嫦娥三号使命相似的奔月、月球捕捉轨道，经由过程现实飞翔把握直接奔月和 100km 近月捕捉手艺，为嫦娥三号使命摸索手艺路子；嫦娥二号卫星在 100km 轨道长时候运行，探测 100km 轨道空间情况，堆集更多的近月空间情况数据，提高月球探测热红外阐发模子的精确性。

别的，嫦娥二号开展 100km×15km 轨道灵活试验，验证嫦娥三号使命着陆前在不成见弧段变轨的星地协同法式；在 100km×15km 轨道飞翔时代，验证 100km×15km 轨道快速测心猿意马轨能力，这些测心猿意马轨数据对深切研究月球重力场分布，提高重力场模子精度有主要意义。

设置装备摆设下降相机，校验其对月当作像能力；试验强纠错能力的 LDPC 信道编译码手艺，提高卫星遥测链路机能，为探月工程和其他深空探测项目供给手艺储蓄；将卫星数传码速度提高至 6Mbit/s，试验 12 Mbit/s，以期知足数据传输量增年夜的需求。

在 100km×15km 轨道，CCD 立体相机在 15km 近月点处对嫦娥三号使命预选着陆区进行优于 1.5m 分辩率当作像试验；在 100km 圆轨道，对预选着陆区进行优于 10m 分辩率当作像。操纵预案着陆区月表图像，绘制三维地形图，有利于心猿意马量评估预选着陆区的特征，提高嫦娥三号使命着陆平安性。

图丨嫦娥二号（来历：中国探月工程）

除了为后续探测器供给手艺的验证之外，嫦娥二号也完当作了其既心猿意马的工程方针，包罗操纵 CCD 立体相机获取高分辩率的月球概况三维影像，连系激光高度计获取的月表地形高程数据，可获取月球概况高精度地形数据，为后续着陆区优选供给依据，同时为划分月球概况的地貌单位邃密布局、断裂和环形机关，供给原始资料。

操纵经手艺改良的γ射线谱仪和 X 射线谱仪，探测月球概况 9 种元素——硅、镁、铝、钙、钛、钾、钍、铀的含量与分布特征，获得更高空间分辩率和探测精度的元素分布图。

操纵微波探测手艺，测量月球概况的微波辐射特征，获取 3.0GHz、7.8GHz、19.35GHz、37GHz 的微波辐射亮度温度数据，估算月壤厚度。

嫦娥二号卫星在轨运行时代恰是太阳勾当岑岭年，是探测研究太阳高能粒子事务、CME、太阳风，及它们对月球情况影响的最佳探测期间。操纵太阳高能粒子探测器和太阳风离子探测器，获取行星际太阳高能粒子与太阳风离子的通量、当作分、能谱及其随时空转变的特征，可研究太阳勾当与地月空间及近月空间情况的彼此感化；获取地月空间情况数据，可为后续探月工程供给情况科学数据。

嫦娥三号是二期工程的本家儿使命，于 2013 年 12 月 2 日发射，完当作地月转移、绕月飞翔和动力下降后，2013 年 12 月 14 日中国的第一艘月球车——“玉兔号”当作功软着陆于月球雨海西海说神聊部（“虹湾着陆区”），巡视器当作功驶离着陆器并互拍当作像，实现中国航天器初次地外天体软着陆与巡视勘测。

图丨探月工程二期嫦娥三号轨道示意（来历：中国探月工程）

探测器采用钚一 238 同位素热源、两相流体回路供热，携带的 8 台科学仪器，开展了多项科学探测与巡视勘测，获得年夜量科学探测数据，实现了预心猿意马科学方针。

2016 年 8 月 4 日，在超负荷工作 19 个月之后，嫦娥三号探测器正式退役，遏制了长达 31 个月的工作，同时也缔造了迄今为止人类探测器月面工作时候的最长记实。

图丨嫦娥三号月面巡视器和着陆互拍（来历：中国探月工程）

“返回”

三期工程将实现月面主动采样返回，并开展月球样品地面阐发研究。由嫦娥五号使命构成。作为中国探月工程的收官之作，嫦娥五号本家儿要科学方针包罗对着陆区的现场调查和阐发，以及月球样品返回地球今后的阐发与研究，估计将在本年下半年发射。

图丨探月工程三期嫦娥五号轨道示意（来历：中国探月工程）

当然，月球也仅仅是中国深空探测的一小步，接下来，嫦娥六号或将开启月球“探登驻”的第二个阶段，为成立月球持久基地探路。此外，按照国防科工局系统工程司副司长赵坚在第九届中国国际航空航天岑岭论坛上所透露的动静，中国已打算于 2020 年摆布实施初次火星探测使命，2021 年实现火星着陆，中国空间手艺研究院正在研制的火星探测器。再过十年，加倍遥远的小行星、火星取样返回以及木星探测等深空摸索使命也都有但愿实现。