嫦娥四号成功发射 将开启人类首次月球背面软着陆探测之旅

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三秦都市报 - 三秦网讯(张美书 张平 张昊 本报记者 石喻涵 实习生 贺凯)月球,是人类迈向深空的第一站;嫦娥奔月的故事,也寄托着千百年来国人的梦想。12月8日凌晨,长征三号乙运载火箭搭载“嫦娥四号”探测器,在西昌卫星发射中心成功发射,开启中国航天器的第5次奔月之旅。

不过,这一次与5年前“嫦娥三号”首次登陆月球不一样的是,“嫦娥四号”将代表全人类首次登陆探访月球背面。

科普 “四姑娘”上天 干些啥

长期以来,很多国家都想去月球背面看看,始终尚未实现。“嫦娥四号”将是人类历史上第一个踏足月球背面的航天器。除了首次提供月球背面空间科学研究平台,在任务过程中,还将第一次实现人类航天器在地月拉格朗日L2点进行地月中继通信。

如果一切顺利,嫦娥四号将在半个月之后造访月球南极-艾特肯盆地的冯·卡门陨坑。艾特肯盆地是太阳系内已知最大的撞击坑,对其进行勘测有助于解答与月球有关的一系列重要疑问,包括内部结构和热演化。

与此同时,充分利用月球背面最古老的月壳岩石独特条件开展地质特征勘查,我国科研人员有望在国际上建立集地形地貌、浅层结构、物质成分于一体的综合地质剖面和演化模型,获得对月球早期演化历史的新认知。

落月 月球车需要应对300℃的温差

嫦娥四号由着陆器和巡视器(即月球车)组成,着陆器在月球背面着陆之后,将伸出舷梯,其携带的月球车从舷梯走到月表,开始巡视勘察。而月昼月夜之间超300℃的温差,将是月球车面临的巨大考验。

月球车有两种能源供给,一种是两面太阳翼收集的太阳能,另一种是月球车上的同位素热源。当月夜来临,同位素热源将为仪器设备供热,保证仪器设备在零下180℃的环境中不被冻坏。同时,太阳翼在月夜也将“兼职”发挥独特作用。其中一面太阳翼将收回,覆盖住仪器设备,相当于“盖被子”。另一面太阳翼保持展开姿态,当下一个月昼来临,其收集的太阳能将把月球车“唤醒”,然后另一面太阳翼“掀开被子”,继续投入新一个月昼的工作。

通讯  “鹊桥”静待“嫦娥”

事实上,嫦娥四号此次登陆月球的难度,比以往任何一次难度都要大。由于被地球潮汐锁定,月球只能永远以同一面朝向地球。人类在地球上不仅从未见过月球背面,通信信号也会被阻隔,无法进行通信和测控。

为此,我国在5月份发射了一颗中继卫星。目前该卫星停留在距月球约6.5万公里的地月拉格朗日L2点使命轨道,可同时向月球和地球后方提供数据中继通信服务。更重要的是,它将贴心为落在月球背面的“嫦娥四号”探测器,提供地月中继测控和数传服务。这颗卫星,有个好听的名字——“鹊桥”。

回顾 三次“嫦娥”“奔月”历程

2004年,国务院正式批准绕月探测工程立项后,中国正式开展月球探测,工程被命名为“嫦娥工程”,分为“绕”“落”“回”三个阶段。

2007年10月24日,“嫦娥一号”成功发射,并一直工作到2009年3月1日,才脱离轨道并且撞击到月球表面,“嫦娥一号”收集到的资料被用来建立非常精确和高解析的完整立体月面图。

2010年10月1日,“嫦娥二号”在西昌卫星发射中心点火升空,准确入轨,赴月球拍摄月球表面影象、获取极区表面数据,为嫦娥三号在月球软着陆做准备。

2013年12月2日,长三乙运载火箭推举“嫦娥三号”探测器顺利进入奔月轨道,并在飞越38万公里的漫漫登月路之后,于12月14日登上月球,实现了中国航天器对地外天体的首次直接探测。

揭秘 “嫦娥四号”背后的陕西航天力量

和以往的发射任务一样,在这次嫦娥四号任务中,多项“高精尖”的陕西航天科技发挥了重要作用。

航天五院 帮“四姑娘”和地面保持联系

位于西安航天产业基地的航天科技集团五院西安分院为嫦娥四号探测器提供了测控天线、数传子系统、测距测速敏感器(也称落月雷达)等重要产品设备。

在嫦娥四号探测器之前,西安分院投入了大量科研力量,为已经发射成功和开展实验验证的嫦娥一号、嫦娥二、嫦娥三号、嫦娥五号飞行试验器以及嫦娥四号中继卫星“鹊桥”提供了大量关键系统产品。

据西安分院嫦娥任务指挥陈岚介绍,在探月工程任务中,西安分院承担了关键的系统产品,为实现探月工程前两步的实现发挥了关键的作用,研制的数传系统设备,先后传回了我国第一幅月面图像、第一幅虹湾月面图像、第一幅着陆月球、玉兔月面行走和嫦娥三号与玉兔“两器互拍”图片,人类第一幅距地7500万公里处图塔蒂斯小行星的图片;研制的X频段测控应答机成功验证了我国深空测控体制,测控全向天线和信标天线为掌握嫦娥系列卫星与地面的通信及定位、定轨工作发挥了重要作用;研制的测距测速敏感器为嫦娥三号实现落月悬停和月面软着陆做出重大贡献。

在嫦娥四号任务中,西安分院为今年5月发射的嫦娥四号中继卫星研制了测控分系统、天线分系统、中继通信分系统,使得“鹊桥”可与地球保持全天候的通信,“照亮”了嫦娥四号驾临月球背面之路。

航天六院  近50台发动机助“嫦娥”“飞天”

作为中国航天液体动力国家队,位于西安航天基地的中国航天科技集团有限公司第六研究院为此次执行发射任务的长征三号乙运载火箭提供了全部动力系统——一级使用8台推力为75吨的常规发动机,其中芯级4台、助推4台;二级采用1台相同推力的常规发动机,并配4台游动发动机;三级使用两台8吨推力的氢氧发动机。

最为重要的是,六院还为嫦娥四号着陆器推进分系统配置了全部动力,包括1台7500N变推力发动机和近30台小推力的姿控发动机。这台我国自主研制的首台7500N变推力发动机,将帮助嫦娥四号先后完成近月制动,动力下降、减速调姿、悬停避障、缓慢下降等软着陆任务。

火箭发动机专家、航天科技集团六院院长刘志让说“‘嫦娥四号’任务,作为今年航天飞行发射的重中之重,成败与否,火箭与卫星动力的可靠精准,至关重要。”如果把发动机比作“心脏”,一根根导管无疑就是输送“养分”的血管。能为嫦娥四号“服务”,所有的导管至少要通过“三检五审”,绝对是“优等生”。首先要经过清洗、酸洗、内窥镜“肠道”检查;内外焊缝除了进行内窥镜检查外,还要接受X光拍片“透视”探伤……。看似繁琐的检查工序,窥视到的仅是航天六院质量管理的“冰山一角”,也正是因为有了这些“严”到极致的质量管理措施,才能使得助推嫦娥四号飞天登月的近50台火箭发动机,能够在任务执行中应对42万公里飞天登月过程中的“千变万化”。

今年以来,六院承担了异常繁重的重大飞行发射任务,30多次长征系列火箭的发射,开创了该院研制交付发动机的历史新高。如果说,40年前,该院研制交付的火箭发动机只能满足3至5次发射需要,如今该院研制团队就将研制与交付能力提升了将近10倍。今年以来,由该院研制交付的火箭发动机和空间推进系统,次次发射均取得圆满成功。

 

[责任编辑:粟洁]