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国之骄傲:嫦娥4号成功着陆!

在经过26天的“长途跋涉”并“养精蓄锐”之后,1月3日上午10点26分,低调得似乎都有些淡出公众视野的嫦娥四号月球探测器厚积薄发,完成了人类史航天史上的一项壮举——成功软着陆在月球背面的南极-艾特肯盆地冯卡门撞击坑。至此,这项略显“隐忍不发”色彩的“月球远征计划”终于度过了最困难和最惊险的时刻。


与六年前那次牵动亿万人神经的“嫦娥三号”月球正面软着陆任务相比,今天成功着陆在月球背面的“嫦娥四号”既“默默无闻”,同时也要“孤勇”许多。六年前的“嫦娥三号”探测器是在先前“嫦娥二号”探月卫星所获取的超高分辨率图像的引导下迈出了中国人在月球上的第一步,而今日的“嫦娥四号”则是在没有精确地形成像做参考的情况下踏出了全人类的在月球背面的第一步。

嫦娥二号获取的月球正面虹湾地区局部三维景观图


此外,由于月球独特的形貌构造,“嫦娥四号”所去往的月球背面南极-艾特肯盆地地形状况要比月球正面复杂许多。与月球正面的“千里平畴”相比,月球背面遍布着大量的高山、撞击坑和环形山,地势十分陡峭,难以找到大片的平坦区域用于着陆。

 

2013年“嫦娥三号”在软着陆于月球雨海西北部虹湾地区时,整个着陆过程所经区域地形起伏变化小,整体呈现为一个由南向北的缓坡,据了解,“嫦娥三号”月球正面着陆区地形起伏仅800米。而此次“嫦娥四号”着陆的月球背面南极-艾特肯盆地高山峡谷交错,整体地形忽高忽低,着陆区地形起伏达到了6000米。因此,此次月球背面软着陆任务中,真正适合嫦娥四号着陆的区域大概相当于嫦娥三号的二十分之一,这势必要求嫦娥四号必须要有更高的着陆精度,从“粗放型”的着陆方式向“精细化”升级。


嫦娥三号着陆的月球正面虹湾地区局部地形


据航天科技五院“嫦娥四号”总设计师孙泽洲介绍,如果说“嫦娥三号”是以一个抛物线的形式着陆,那么“嫦娥四号”就近乎于是垂直着陆。这种着陆方式,将先前着陆器在主减速段结束后由斜向前运动的轨迹改为垂直向下定点运动的轨迹,与之相应的是“嫦娥四号”的着陆导航敏感器的性能就必须进一步提升,需要增加着陆导航敏感器的作用距离,使得“嫦娥四号”能够看得更远、飞得更稳、落得更准。所以嫦娥4号是被称为是软着陆”


为什么选在月球背面

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月球背面长啥样?

2019年1月3日11时40分,嫦娥四号着陆器获取了月背影像图并传回地面。这是人类探测器首次在月球背面拍摄的图片,第一次揭开古老月背的神秘面纱。


着陆区域到底有多复杂?

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南极 - 艾特肯盆地的地形图复杂程度远超其他地方,图中标注处即冯·卡门环形山(图修改自:Garrick-Bethell and Zuber)


月球背面陨石坑密布、尤其南极 - 艾特肯盆地的地形和高程图异常复杂,对各种配合着陆传感器的系统要求很高。尤其是高度方面的变化速度超过了以往任何一次着陆,最大落差高达 16.1 千米。

冯·卡门环形山属于其中一块核心区域,对嫦娥四号而言,相当于翻越崇山峻岭来找它。

如果把此前探测器在月球正面的着陆情形描述为小船轻轻划过湖面,嫦娥四号在月球背面的着陆就好比在风暴洋中冲浪,难度不可同日而语。


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月球挡住了,信号咋办?


嫦娥4号带了哪些见面礼去月球背面?

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嫦娥四号与嫦娥三号基本上一样,都带了一个着陆器与一个月球车,不过,嫦娥四号又带了一些新奇的玩意,其中吸引人注意力的是,一个微型的封闭生态圈,里面装着南芥菜的种子与土豆,一些营养液,桑蚕,以及地球上的空气,科学家想要看看这样的封闭生态圈会在月球表面的环境中变成什么样子。

此次的嫦娥四号还携带着来自于其他国家的科学载荷,比如德国研制的月表土壤种子以及辐射剂量测定仪(LND)、还有瑞典开发的小型中性原子探测仪(ASAN)。这也算是我国与其他国家展开合作探测、共享数据的重要的里程碑。


美国布朗大学著名行星学家吉姆·黑德说,嫦娥四号任务进一步证明,中国不仅将月球视为一个具有科学意义的天体,而且也是中国成为新的全球超级大国的漫长征程中的一个重要战略资产。至于他认为嫦娥四号能够发现些什么,黑德指出,对月球背面的任何探索本质上都是对“月球未知领域”的探索,因此必然会带来新发现。

他说:“探索就是调查未知领域,而证明我们能够在月球背面、特别是南极-艾特肯盆地着陆并进行探索,这本身就是一项重大成就,是第一步,是在一个新‘大陆’上的立足。正如我们难以预测未来一样,我们也难以预测探索未知领域的结果。这正是我们进行探索的原因!”

三步走战略后,将开启载人登月任务

在嫦娥四号完成任务后,嫦娥五号将实现我国探月工程三步走战略中的“回”。这意味着嫦娥 5 号返回舱就要从月球表面起飞,以接近第二宇宙速度返回地球。上一次月壤返回要追溯到 1976 年的苏联月球 24 号探测器,也意味着时隔 40 多年后,人类再次从月球上采回样本。

探月工程三步走完成之后,下一步就要开启载人登月的任务。随着 NASA 要重返月球,俄罗斯、欧洲跃跃欲试,私人航天企业也杀出重围。预计在 2030 年代,人类将再次开启新一轮载人登月窗口。

这一全人类共同的突破,自然也引起了国外众多天文爱好者和媒体人的强烈关注。甚至于 3 日一早他们就和我们一样拼命刷着自己的手机,期待着“嫦娥四号”的好消息 …..

所以,在中国中央电视台的新闻 30 分节目终于正式宣布了“嫦娥四号”成功着陆的消息时,推特上一直在等待这一消息的外国网友的画风都是这样的:


嫦娥 4 号成功登陆月球背面了!

我也看到了!!!

就连美国宇航局 NASA 的 Jim Bridenstine 局长,也在第一时间向中国表示了祝贺,称嫦娥 4 号成功登陆月球背面是人类历史上的首次,更是一项“令人印象深刻的成就”!


然而,眼前的嫦娥四号,不仅是中国的,更是全世界的。它的科学和工程意义,对整个人类而言都是重大突破。与人类过往的疯狂所不同的是,中国人的探月工程始终都怀揣着人类命运共同体的梦想,践行着开放合作的理念。在我国探月工程之初,我们所获得的全月球影像与数据,都是以开放的姿态面向国际,供全球的科学家使用。不得不感叹,中国好样的!


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