嫦娥四號(hào)實(shí)現(xiàn)了世界首次月球背面軟著陸,其降落地點(diǎn)在南極-艾特肯盆地的馮·卡門撞擊坑,那么這個(gè)著陸點(diǎn)是如何選擇出的?探月專家們對(duì)此做出了詳細(xì)解答。
中國(guó)探月工程總設(shè)計(jì)師吳偉仁說:“在論證嫦娥四號(hào)任務(wù)時(shí),我們感覺應(yīng)該給它賦予更強(qiáng)的生命力和功能,做一些有挑戰(zhàn)性的事情?!?/p>
中國(guó)航天科技集團(tuán)五院嫦娥四號(hào)探測(cè)器總設(shè)計(jì)師孫澤洲說,當(dāng)時(shí)大家想了很多,除了落到月球背面,也有專家考慮過讓它飛得更遠(yuǎn),在其他天體上著陸。但那樣探測(cè)器就需要有很大變化。嫦娥四號(hào)是嫦娥三號(hào)的備份,很多零部件與嫦娥三號(hào)一同設(shè)計(jì)生產(chǎn),因而不能在設(shè)計(jì)上有太大變化。綜合考慮各方面因素后,大家選擇去月球背面。
圖為1月3日在北京航天飛行控制中心拍攝的嫦娥四號(hào)探測(cè)器展開太陽翼(示意圖)。1月3日10時(shí)26分,嫦娥四號(hào)探測(cè)器自主著陸在月球背面南極-艾特肯盆地內(nèi)的馮·卡門撞擊坑內(nèi),實(shí)現(xiàn)人類探測(cè)器首次在月球背面軟著陸。新華社記者 金立旺 攝
“去月球背面比去正面風(fēng)險(xiǎn)增大了很多,崎嶇的地形給我們帶來必須面對(duì)的問題。但從技術(shù)發(fā)展角度來講,在月面更高精度的著陸是未來所需要的。比如以后我們要去月球南北極,那里地形也很崎嶇,如果在永久光照區(qū)著陸,對(duì)著陸精度要求都很高?!睂O澤洲說。
“如果我們未來要建設(shè)月球科研站,需要多組探測(cè)器在一個(gè)范圍內(nèi)著陸,聯(lián)合構(gòu)成更復(fù)雜的系統(tǒng),這更是需要航天器能高精度著陸。所以解決這次任務(wù)面臨的挑戰(zhàn),可以為后續(xù)的深空探測(cè)和小行星探測(cè)打下基礎(chǔ)?!睂O澤洲說。
他說:“我們希望未來具備全月球乃至于全太陽系的到達(dá)能力,有了這樣的能力也能更好地支持深空科學(xué)探測(cè)?!?/p>
專家確定去月球背面后,具體著陸區(qū)域的選擇還受到很多條件的限制。
孫澤洲說,嫦娥三號(hào)的著陸區(qū)在北緯45度左右的虹灣地區(qū),探測(cè)器是按照這一緯度的光照條件設(shè)計(jì)的熱控系統(tǒng)和太陽翼。而大部分繼承了嫦娥三號(hào)設(shè)計(jì)的嫦娥四號(hào)首選著陸區(qū)緯度也在40至50度之間。
“緯度上劃定范圍后,再考慮經(jīng)度,是落在月球背面的正中間還是邊緣呢?由于要實(shí)現(xiàn)地球和月球背面的通信,中繼星‘鵲橋’運(yùn)行在地月第二拉格朗日點(diǎn)的Halo軌道上。它的全實(shí)時(shí)覆蓋區(qū)域集中在月球背面中心點(diǎn)左右?guī)资鹊姆秶??!睂O澤洲說,“而且我們不希望探測(cè)器與中繼星通信的時(shí)候仰角太低,那樣有可能會(huì)受到周圍高山的影響?!?/p>
這樣,嫦娥四號(hào)的著陸區(qū)從經(jīng)緯度上就基本限定下來了。
嫦娥四號(hào)探測(cè)器動(dòng)力下降過程降落相機(jī)拍攝的圖像(1月3日攝)。新華社發(fā)(國(guó)家航天局供圖)
在這個(gè)大致范圍內(nèi),科學(xué)家們看中了艾特肯盆地,這個(gè)太陽系最大、最深、最古老的撞擊坑,這里蘊(yùn)含著月球最早的信息,有很高的科學(xué)研究?jī)r(jià)值,比如是不是有水?對(duì)這里的探測(cè)將對(duì)人類了解月球、地球、太陽系的演化提供第一手?jǐn)?shù)據(jù)和線索。
而在艾特肯盆地這個(gè)直徑大約2500公里,深13公里的巨大撞擊坑內(nèi),還有一個(gè)直徑為180公里的馮·卡門撞擊坑,其底部地勢(shì)相對(duì)平坦,能較好地保證著陸安全。
恰好與馮·卡門撞擊坑經(jīng)度上相差約13度的地方,還有一個(gè)克雷蒂安撞擊坑,非常適合作為備選著陸區(qū)。假如嫦娥四號(hào)第一天在主選著陸區(qū)沒有成功著陸,第二天還可以著陸在備選著陸區(qū)。
除了科學(xué)上的意義,對(duì)馮·卡門撞擊坑的探測(cè)還有另一層意義,它是以20世紀(jì)匈牙利裔美國(guó)航天工程學(xué)家馮·卡門(1881年——1963年)命名的,他被譽(yù)為“航空航天時(shí)代的科學(xué)奇才”。中國(guó)航天事業(yè)的奠基人錢學(xué)森、郭永懷都是他的親傳弟子。
五院嫦娥四號(hào)巡視器總體主任設(shè)計(jì)師申振榮說,去月球背面探測(cè)是中國(guó)為世界做出的貢獻(xiàn)。“雖然我們現(xiàn)在還不知道嫦娥四號(hào)最終能探測(cè)到什么,但是這一探測(cè)有可能會(huì)影響好幾代人?!保ㄓ浾?喻菲、全曉書、胡喆)
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