來源：解放軍報(bào) 發(fā)布：2018-12-28 07:09:28
著陸月球背面將面臨哪些挑戰(zhàn)
由于月球背面的獨(dú)特性，著陸月球背面并非易事。從上世紀(jì)50年代開始，人類向月球發(fā)射了100多次探測器，但還從沒有探測器在月球背面著陸開展就位探測。
1962年4月26日，美國“徘徊者4號”探測器撞擊月球背面。它成為首個(gè)在月球背面硬著陸的探測器，但并未傳回任何數(shù)據(jù)。
嫦娥四號將面臨比以往探月任務(wù)更大的挑戰(zhàn)。由于月球背面山峰林立，隕石坑密布，很難找出大一些、平坦一些的地方。
相對于嫦娥三號著陸的虹灣地區(qū)，嫦娥四號著陸器在凹凸不平、面積狹小的地方著陸，需要具有比嫦娥三號更準(zhǔn)確的著陸精度。
精準(zhǔn)著陸需要快速高效的深空測控通信系統(tǒng)。由于月球正面的遮擋，月球背面沒有通信信號，無法與地球?qū)崟r(shí)通信。因此，嫦娥四號與地面的通信聯(lián)絡(luò)要由“鵲橋”中繼衛(wèi)星擔(dān)任，借助“架設(shè)”在地月拉格朗日L2 點(diǎn)的中繼衛(wèi)星，實(shí)施與地面的通信信號“接力”。
落月過程，地球上無法直接看見，所有的信息都需要在中繼星“鵲橋”的中轉(zhuǎn)下完成傳輸，這無疑大大增加了落月任務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)檎麄€(gè)落月過程由我國航天器制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制系統(tǒng)自主操控，加之回傳畫面的延遲，所以對地面人員來說，嫦娥四號的著陸過程近乎是“盲降”。
由于月球背面崎嶇不平，嫦娥四號著陸成功后，巡視器行進(jìn)過程中同樣將要面對很多挑戰(zhàn)。
據(jù)了解，嫦娥三號月球正面著陸區(qū)地形起伏僅800米，而嫦娥四號月球背面著陸區(qū)地形起伏達(dá)到了6000米。簡單來說，嫦娥三號落的是平原，嫦娥四號去的是山區(qū)。
為了使嫦娥四號巡視器能在月球背面正常開展巡視探測，科研團(tuán)隊(duì)在嫦娥三號的基礎(chǔ)上，對巡視器移動能力進(jìn)行了強(qiáng)化。
特別是在巡視器應(yīng)對意外狀況方面，科研人員開展了多項(xiàng)系統(tǒng)試驗(yàn)，并把每一個(gè)試驗(yàn)變化分解成多個(gè)環(huán)節(jié)，逐一開展詳細(xì)驗(yàn)證。他們對石塊落入車輪內(nèi)部、驅(qū)動機(jī)構(gòu)頻繁啟停，以及巡視器極限移動等狀況均進(jìn)行了逐一測試，對巡視器的移動速度、距離、越障能力等狀態(tài)和參數(shù)，進(jìn)行充分的地面力學(xué)分析和驗(yàn)證，并形成了應(yīng)對方案。
為了提升嫦娥四號巡視器的通過性、機(jī)動性以及地形適應(yīng)性，科研人員還提升了巡視器的“智能”水平和“自主性”，使其具有一定的障礙識別和自主避障能力。
此外，嫦娥四號還將面對月球背面更加猛烈的太陽風(fēng)和宇宙射線的沖擊。為使嫦娥四號經(jīng)受住這些考驗(yàn)，科研人員對嫦娥四號的相關(guān)電子元器件都進(jìn)行了強(qiáng)化。
為什么要選擇在艾特肯盆地著陸
此次嫦娥四號任務(wù)，將實(shí)現(xiàn)人類探測器首次在月球背面軟著陸和巡視。著陸區(qū)域——艾特肯盆地，是月球背面一座巨大的撞擊隕石坑。
科研人員正是出于一系列精密的科學(xué)研究考慮，將嫦娥四號的著陸地點(diǎn)選在艾特肯盆地。歐洲人很早就提出想去艾特肯盆地進(jìn)行就位探測的設(shè)想，但由于各種原因沒有實(shí)施。
根據(jù)目前的劃分，月球分為三大地體，即克里普巖地體、斜長高地巖地體、艾特肯盆地地體。前兩個(gè)地體，美國、蘇聯(lián)都著陸巡視探測過，只有艾特肯盆地地體沒有人類探測器近距離就位探測過。
因此，就近距離巡視探測而言，這塊區(qū)域目前屬于“處女地”。嫦娥四號著陸在這一區(qū)域，在科學(xué)上必然會有很多新的發(fā)現(xiàn)。
在整個(gè)太陽系固體天體中，艾特肯盆地是最大最深的盆地。這個(gè)盆地直徑大概2500公里，深度約12公里。
一個(gè)深度約12公里的地質(zhì)剖面，是非常好的研究對象。嫦娥四號在艾特肯盆地開展探測，就可以獲取月球深部物質(zhì)的信息，相信會在科學(xué)上有很大的驚喜。
總體上，月球背面的巖石更加古老。從時(shí)間維度上，若我們獲取更古老的巖石樣本，對我們了解月球的演化過程會有很大的幫助。
天文學(xué)家一直夢想能夠進(jìn)行低頻射電天文觀測，更深入地探索宇宙奧秘。然而，由于地球磁場和大氣的屏蔽作用，在地面上無法開展低頻射電天文觀測。在月球正面開展低頻射電天文觀測也受到地球磁環(huán)境的干擾，觀測效果不佳。而磁環(huán)境非?！案蓛簟钡脑虑虮趁?，則是開展低頻射電天文觀測的絕佳區(qū)域。
嫦娥四號著陸器在月球背面軟著陸后，將開展月基低頻射電天文觀測研究，預(yù)期還可以獲得一批原創(chuàng)性、領(lǐng)先世界的科學(xué)成果。這些成果將填補(bǔ)射電天文領(lǐng)域在低頻觀測段的空白，促進(jìn)對月球早期演化歷史的新認(rèn)知，對研究地球的早期歷史也有重要價(jià)值，從而推動月球天文觀測科學(xué)研究的深入。
我們都知道，月球蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)和能源資源，開發(fā)和利用月球資源是人類進(jìn)行月球探測的源動力之一。
雖然月球背面與正面一樣，都存在著含量豐富的礦產(chǎn)資源，但由于地球遮擋了侵襲月球正面的太陽風(fēng)，月球背面毫無遮攔。因此，科學(xué)家估計(jì)月球背面的月海中，可能會有比正面濃度更高的核聚變材料氦-3。
通過嫦娥四號對艾特肯盆地的地形地貌、礦物組份、巡視區(qū)淺層結(jié)構(gòu)、地幔物質(zhì)等進(jìn)行科學(xué)探測與研究，將為月球資源的開發(fā)利用提供極有價(jià)值的第一手資料，推動月球資源開發(fā)利用研究進(jìn)程。
任務(wù)艱巨，使命光榮。嫦娥四號實(shí)現(xiàn)在月球背面的軟著陸，將是中國航天創(chuàng)造的又一個(gè)人類首次。任務(wù)的成功將為建設(shè)航天強(qiáng)國邁出重要一步，同時(shí)也將把我國航天技術(shù)提升到一個(gè)新的高度。
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