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原标题:它拍摄记录的是冯·卡门撞击坑的景象,为了月背完美软着陆那一刻

浏览次数:120 时间:2020-04-21

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月背“软着陆” “嫦娥”硬功夫

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资料图:2019年1月3日10时26分,嫦娥四号探测器自主着陆在月球背面南极-艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内,实现人类探测器首次在月球背面软着陆。 新华社记者 金立旺 摄

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刚刚,嫦娥四号迎来新消息!

近处是一大片土地,淡黄中透着几分褐色,致密的纹理在阳光的照射下显得分明;稍远处是一个近乎圆形的凹陷,其隐约可见的底部似乎隐藏着来自远古的秘密;远处的地势略有起伏,如我们常见的小丘陵一般从左向右横亘在那里;小丘陵之外一片虚无之境,只能看到漆黑神秘的天空。

近处是一大片土地,淡黄中透着几分褐色,致密的纹理在阳光的照射下显得分明;稍远处是一个近乎圆形的凹陷,其隐约可见的底部似乎隐藏着来自远古的秘密;远处的地势略有起伏,如我们常见的小丘陵一般从左向右横亘在那里;小丘陵之外一片虚无之境,只能看到漆黑神秘的天空。

2019年1月3日上午10点26分,“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区,并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图,揭开了古老月背的神秘面纱。

这张图片看似普通平常,然而,它可能是在新年钟声的余韵中,呈现在地球人面前最具有艺术气息、最令人感动的一张图片。它拍摄记录的是冯·卡门撞击坑的景象,那是位于距离地球约40万公里月球背面一个叫作艾肯特盆的地方。跨越漫漫征程、拍下这张图片的“摄影师”是人类的月球使者嫦娥四号探测器。1月3日10时26分,它以完美的惊鸿一落,创造了人类探测器首次月背软着陆的历史。而后,它轻轻“按”下快门,拍摄下第一眼“看”到的景象,通过鹊桥中继卫星,将其传输回地球。

这张图片看似普通平常,然而,它可能是在新年钟声的余韵中,呈现在地球人面前最具有艺术气息、最令人感动的一张图片。它拍摄记录的是冯·卡门撞击坑的景象,那是位于距离地球约40万公里月球背面一个叫作艾肯特盆的地方。跨越漫漫征程、拍下这张图片的“摄影师”是人类的月球使者嫦娥四号探测器。1月3日10时26分,它以完美的惊鸿一落,创造了人类探测器首次月背软着陆的历史。而后,它轻轻“按”下快门,拍摄下第一眼“看”到的景象,通过鹊桥中继卫星,将其传输回地球。

此次任务实现了人类探测器首次月背软着陆,首次月背与地球的中继通信,开启了人类月球探测新篇章。

顷刻间,这张照片通过各种传播方式呈现在人们面前,其记录的景象成为我们这颗蓝色星球上传播最快、最广的画面之一。人们从中不仅零距离领略到月球背面特有的景致,感受到那个天地间别样的苍凉与寂寥,而且深深震撼于人类航天科技所达到的精度与高度。月背零距离首照见证的既是造化之手雕琢出的大自然之美,又是人类智慧演绎的科技之美和艺术之美。在这个寒冷的冬季里,它以一种特有的方式温暖着我们的心。

顷刻间,这张照片通过各种传播方式呈现在人们面前,其记录的景象成为我们这颗蓝色星球上传播最快、最广的画面之一。人们从中不仅零距离领略到月球背面特有的景致,感受到那个天地间别样的苍凉与寂寥,而且深深震撼于人类航天科技所达到的精度与高度。月背零距离首照见证的既是造化之手雕琢出的大自然之美,又是人类智慧演绎的科技之美和艺术之美。在这个寒冷的冬季里,它以一种特有的方式温暖着我们的心。

图片 5图为嫦娥四号着陆器监视相机C拍摄的着陆点南侧月球背面图像,巡视器将朝此方向驶向月球表面。中国国家航天局/供图

苍茫一去40万公里

苍茫一去40万公里

嫦娥四号“奔月”都要做些啥?

为了月背完美软着陆那一刻,中国“嫦娥”努力了多少年?这其实不是一个容易回答的问题,因为奔月实在是一个远古就有的东方梦想。“岁月不居,时节如流。”东方梦想在斗转星移之间逐渐照入现实。随着中国探月计划于本世纪初立项启动,嫦娥一号、二号、三号探测器陆续升空,接连实现了绕月、撞月探测,月面正面虹湾地区软着陆等探测任务。

为了月背完美软着陆那一刻,中国“嫦娥”努力了多少年?这其实不是一个容易回答的问题,因为奔月实在是一个远古就有的东方梦想。“岁月不居,时节如流。”东方梦想在斗转星移之间逐渐照入现实。随着中国探月计划于本世纪初立项启动,嫦娥一号、二号、三号探测器陆续升空,接连实现了绕月、撞月探测,月面正面虹湾地区软着陆等探测任务。

此前,12月8日,嫦娥四号探测器在西昌卫星发射中心发射成功。

作为嫦娥三号的备份星,嫦娥四号探测任务被确定为实现人类探测器首次在月球背面软着陆。2018年5月21日,嫦娥四号中继星“鹊桥”于西昌卫星发射中心由长征四号丙运载火箭发射升空。之后,其顺利进入距月球约6.5万公里的地月拉格朗日L2点的Halo使命轨道,成为世界首颗运行在该轨道的卫星。6个多月后,嫦娥四号发射升空,奔月之旅正式拉开大幕。此后,仅经过一次轨道修正,嫦娥四号就顺利运行至月球附近。

作为嫦娥三号的备份星,嫦娥四号探测任务被确定为实现人类探测器首次在月球背面软着陆。2018年5月21日,嫦娥四号中继星“鹊桥”于西昌卫星发射中心由长征四号丙运载火箭发射升空。之后,其顺利进入距月球约6.5万公里的地月拉格朗日L2点的Halo使命轨道,成为世界首颗运行在该轨道的卫星。6个多月后,嫦娥四号发射升空,奔月之旅正式拉开大幕。此后,仅经过一次轨道修正,嫦娥四号就顺利运行至月球附近。

在先后经历了地月转移、近月制动、环月飞行之后,嫦娥四号今日实现了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。

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2018年12月12日,测控中心对其实施近月制动,成功实现了太空精准“刹车”,嫦娥四号被月球引力捕获,进入环月轨道运行。12月30日,飞行控制中心对嫦娥四号实施降轨控制,使其进入近月点高度约15公里、远月点高度约100公里的预定月球背面着陆准备轨道。

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至此,嫦娥四号飞越了约40万公里漫漫旅途,顺利进入软着陆备战状态,为惊鸿一落做好了充分准备。全球航天爱好者都屏气凝神,等待其月背着陆、创造人类月球探测历史的那一刻。

12月8日,嫦娥四号月球探测器成功发射。 孙自法 摄

精准实现月背“盲降”

据报道,嫦娥四号的科学任务主要是: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。

嫦娥四号完美月背软着陆已成为探月史上的经典。此刻,当我们回首整个软着陆过程时,大可以带着几分轻松与惬意,然而彼时又克服了怎样的困难呢?

此外,嫦娥四号的任务工程目标则锁定在两个“国际首次”:首次实现月球背面软着陆和巡视勘察;首次实现地月L2点中继星对地对月的测控、数传中继。

首先,地形险要、起伏不定,使软着陆面临“一失足成千古恨”的风险。中国科学家综合科考价值和太阳光照射情况,为嫦娥四号精挑细选了预定着陆区,即位于月背南极艾肯特盆地的冯·卡门撞击坑,虽然该地是相对平坦的盆地中的“坑”,但是月球背面整体上地势高低起伏不定,盆地区域内部环境仍然复杂多样。用中国探月工程总设计师吴伟仁的话来概括,嫦娥四号软着陆就好像在崇山峻岭的云贵川地区着陆一样,难度可想而知。为了以防万一,科学家将距离冯·卡门撞击坑不远的克雷蒂安撞击坑确定为备选着陆区。

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其次,通信延迟、近乎盲降,使软着陆地面控制实际上失去了及时干预能力。对于月面软着陆,中国航天人其实并不陌生。2013年,嫦娥三号就曾在月球虹湾地区完美实施过。但是,那次嫦娥是在月球正面的虹湾地区实施的软着陆,地面控制系统尚且可以直接完成与其通信,进行干预指导。这次月背软着陆,地面控制中心必须通过鹊桥中继星与其实现数据传输,较长的通信时间延迟使得对于情况瞬息万变的着陆过程进行干预指导变得无比困难,对于地面来说,嫦娥四号的落月事实上就是一场自主、自助的“盲降”。

嫦娥四号月球车外观设计构型。 国防科工局探月与航天工程中心 供图

为降低“盲降”带来的风险,地面测控中心可谓做足了准备。一方面尽可能通过各种渠道方式,把目标着陆区的各种参数和信息注入嫦娥四号,使其提前做到“心中有数”。另一方面,给其提供最先进的软硬件装备。在着陆器“腿”上下功夫自然不必说了,相关团队专门选择了特殊铝合金材料,设计了具有良好缓冲作用的结构,确保其落得稳、站得好。在智能化上下功夫,让着陆器会思考、会选择。相关团队给着陆器装配了测距测速敏感器,让它睁大慧眼,自主精准判断地形地貌,选择最佳落脚点。

为何要选择月球背面?

2019年1月3日早上,惊心动魄的软着陆过程开始了。嫦娥四号在地面指令的操控下,在近地轨道15公里处开始减速下降并调整登陆姿态。在登陆发动机作用下,嫦娥四号垂直下降。在距离月面100米处,“嫦娥”稍作停留,悬停空中,再次进行障碍物和坡度识别,选择好理想着陆点,而后缓缓落下,稳稳立在月背之上。精准!完美!

神秘的月球背面,有许多未知等待着解答。

“玉兔”翩然而下入月宫

由于月球自转周期和公转周期相等,加上被地球潮汐锁定,地球强大的引力让月球总是一面朝向地球,所以人类在地球上只能凭肉眼看见月球的正面,背面则看不见。月球背面到底是啥样,嫦娥四号探测器将第一次身临其境去感触。

完美落月消息传遍全球,掌声欢呼声一片。然而,对于中国航天人来说,却没有片刻放松,创造探月历史的光辉一刻只是一个新的起点,嫦娥四号落月之后依然任重道远。而接下来首先要完成的是巡视器也就是俗称的月球车与着陆器分离。

对此,此前有航天专家接受采访时称,月球背面具有独特的电磁场环境和地质特征,特别适合开展低频射电探测等空间天文学研究和月球物质成分探测等科学研究。月球背面着陆探测尚属国际空白,也有利于增进人类对宇宙未知奥秘的认知。

嫦娥四号探测器分为两个组成部分,即着陆器和巡视器。顾名思义,前者是用来完成软着陆功能的,可以进行月面固定探测。后者也叫月球车,将在月面行走,开展月面巡视探测。通过嫦娥三号任务的实施,我们对两者有了比较多的认识。在实现月面软着陆之后,把“隐身”于着陆器的巡视器释放到月面上,实现两者之间的分离是一项难度较高的工作。

嫦娥四号探测器项目执行总监张熇此前接受采访时也表示:“因为没有别的探测器到过月球背面,所以不论是探地形还是探月壤成分,应该都是人类第一次获得一手数据。”

完美落月后,科技人员按计划开展了着陆器与巡视器分离的各项准备工作,对鹊桥中继星状态、着陆点环境参数、设备状态、太阳入射角度等两器分离的实施条件,进行了最终检查确认。1月3日15时07分,北京航天飞行控制中心通过鹊桥中继星,向嫦娥四号发送两器分离指令。随后,巡视器开始向转移机构缓慢移动。转移机构正常解锁,在着陆器与月面之间搭起一架斜梯,巡视器沿着斜梯缓缓驶向月面。当晚22时22分,巡视器踏上月球表面,在月壤上留下两道“脚印”。着陆器相机拍下了其车轮在转移机构上的大特写和驶上月球表面的经典一刻,并将其通过鹊桥中继卫星传输到地面,一时间,火遍全球。这是中国第二台在月球着陆的巡视器,也是有史以来踏上月背的第一台巡视器。

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在这激动人心的一刻,国家航天局揭晓了嫦娥四号任务月球车全球征名活动的结果,该月球车正式命名为“玉兔二号”。

鹊桥号中继星发射升空现场。中新社发 梁珂岩 摄

创造历史赢全球点赞

月球背面“没信号”

嫦娥四号是地球使者,是人类探月史上的骄傲之作,其任务的实施特别是在月球背面的完美软着陆引来国际社会的一片点赞。国际航天界知名人士纷纷发表评论,热烈祝贺中国取得的非凡成就。国际媒体刊载重磅文章,对嫦娥四号任务进行深入报道和评论。

嫦娥如何与地面联系?

美国太空探索技术公司首席执行官埃隆·马斯克对新华社发布的嫦娥四号成功登陆月背的报道,简明扼要地留言点赞:祝贺!美国国家航天局局长吉姆·布里登斯廷在其自媒体上表示,祝贺中国嫦娥四号团队!成功登陆月背,是人类史无前例的第一次,是一次壮举。

说到如此厉害的“嫦娥奔月”,就不得不提“鹊桥”。由于嫦娥四号落在月球背面,其通信信号完全被月球遮挡,与地面通信十分困难。

美国有线新闻网网站在题为《中国探测器成功登陆月背》的长篇报道中,不仅详细介绍了软着陆的过程和将在月背开展的探测和试验,而且强调这是“人类太空探索史上的里程碑”。报道还援引了一位美国教授的观点,认为中国探月工程开发的技术和空间站计划技术将最终联合起来打造人类登月项目。

为保障嫦娥四号抵达月背后与地球上的“娘家”联系,早在去年5月,给嫦娥四号奔赴月球背面“牵线搭桥”的“鹊桥”中继星,就已成功发射并顺利进入环地月拉格朗日L2点使命轨道,实现通信信号的“接力”。

俄罗斯卫星通讯社中文网站刊发了《中国嫦娥四号探测器成功登陆月球背面》报道,援引了中国媒体的报道,介绍了嫦娥四号和中国探月工程任务实施的背景,特别强调了嫦娥四号的结构和中继星鹊桥的价值。

值得一提的是,“鹊桥”中继星是世界首颗运行于地月拉格朗日L2点的通信卫星,也是世界首颗运行在地月L2点Halo轨道的卫星。

美国全国广播公司财经频道在题为《航天器登陆月背,中国创造历史》的报道中,选配了中国探月工程总设计师吴伟仁与嫦娥四号月球车的合影照片,图文并茂。文章援引了中国媒体的相关报道,并把嫦娥四号任务与嫦娥三号任务进行了对比,指出嫦娥四号实现的历史性突破,特别是鹊桥中继星起到的重要作用。

时间轴回顾“嫦娥四号”

美国福克斯新闻台网站,在首页显要位置配图。并在图片上以粗体画龙点睛地写道,“中国的大飞跃”“北京成功让航天器登陆月背”。报道援引了一位澳门科技大学教授的话评论说,这是中国科技发展的一个重大里程碑,构建了中国在国际太空探索中的先锋角色。

2016年1月

张保淑

嫦娥四号任务经国务院批准正式实施,包括中继星和探测器两次任务。

2018年5月21日5时28分

嫦娥四号任务鹊桥号中继星在西昌卫星发射中心发射升空。

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图片来源:央视新闻截图

2018年5月25日21时46分

探月工程嫦娥四号任务“鹊桥”中继星成功实施近月制动,进入月球至地月拉格朗日L2点的转移轨道。

2018年6月14日11时06分

探月工程嫦娥四号任务“鹊桥”中继星成功实施轨道捕获控制,进入环绕距月球约6.5万公里的地月拉格朗日L2点的Halo使命轨道。

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图片来源:中新视频截图

2018年8月15日

中国国家国防科技工业局探月与航天工程中心在北京对外公布嫦娥四号月球探测器——着陆器和月球车外观设计构型。

2018年12月8日凌晨2时23分

中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器。

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图片来源:中新视频截图

2018年12月12日16时45分

嫦娥四号探测器到达月球附近,成功实施近月制动,顺利完成“太空刹车”,被月球捕获,进入近月点约100公里的环月轨道。

2018年12月30日8时55分

嫦娥四号探测器在环月轨道成功实施变轨控制,顺利进入预定的月球背面着陆准备轨道。

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图片来源:央视新闻截图

2019年1月3日10时26分

1月3日上午10点26分,“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区,并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图,揭开了古老月背的神秘面纱。

来源:中国新闻网综合自中国新闻社,新华网、央视新闻等

整理:冷昊阳

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