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惊险!嫦娥四号被众多小环形坑环绕

今天,嫦娥四号在落月之后传回了世界上第一张月球背面的全景图,展示了着陆区冯·卡门撞击坑详细的地形地貌。详情戳→快看!嫦娥四号发回世界首张月背全景图

惊险!嫦娥四号被众多小环形坑环绕

1月3日,中国嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面的预选着陆区,实现了人类探测器首次月球背面软着陆,并传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图。中国因此成为世界上第一个在月球正面与背面均成功完成探测器软着陆的国家。联合国外空司司长迪皮蓬表示:嫦娥四号任务标志着空间探索历史上一个令人难以置信的里程碑,这不仅是中国取得的巨大成功,也是国际航天界迈出的一大步。为此,本刊记者就探月工程嫦娥四号任务的有关情况采访了中国国家航天局副局长、探月工程副总指挥吴艳华先生。

这张全景图瞬间刷屏了,可是这张照片你看懂了么?

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文 | 本刊记者 庄蕾

解读首张月球背面全景图:月球背面到底有什么?

玉兔二号巡视器全景相机对嫦娥四号着陆器成像。国家航天局供图

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“嫦娥四号”着陆器地形地貌相机环拍全景图↓↓↓
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新华社北京1月11日电(记者喻菲、胡喆、全晓书)位于月球南极-艾特肯盆地冯·卡门撞击坑内的嫦娥四号传回的图像显示,人类首个在月球背面软着陆的探测器周围遍布大大小小的环形坑,为玉兔二号未来的行走探测带来很大挑战。

图为嫦娥四号着陆器拍摄的著陆点南侧月球背面图像中国探月工程实现“五战五捷”

“嫦娥四号”着陆器地形地貌相机环拍全景图↓↓↓
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国家航天局11日公布了一批嫦娥四号经过鹊桥号中继星传回的影像。

记者:经过约38万公里26天的飞行,嫦娥四号探测器于1月3日自主着陆在月球背面,并传回了人类探测器在月球背面拍摄的第一张图片。请您介绍一下此次探月工程的情况。为何此次探月工程选择了探测月球背面?

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国家天文台副台长、嫦娥四号地面应用系统总指挥李春来介绍,其中一张360度全景图,是在玉兔二号驶上月面后,由着陆器上的地形地貌相机环拍4圈共80张照片拼合而成的。

吴艳华:探月工程嫦娥四号任务由两次发射任务组成,一是2018年5月21日在西昌卫星发射中心由长征四号丙运载火箭成功发射“鹊桥”中继卫星,并围绕地月拉格朗日L2点稳定运行,实现了地球与月球背面的测控及中继通信。二是2018年12月8日由长征三号乙运载火箭发射嫦娥四号探测器,探测器于今年1月3日成功落月,顺利实现着陆器与巡视器分离、巡视器月面行走,传回世界第一张近距离拍摄月背影像图,实现了世界首次月球背面软着陆和巡视探测。
1月11日,嫦娥四号着陆器和玉兔二号巡视器在“鹊桥”中继星支持下顺利完成互拍,地面接收图像清晰完好,中外科学载荷探测数据正常下传,着陆器、巡视器、中继星状态良好,达到既定工程目标,工程任务转入科学探测阶段,嫦娥四号任务取得圆满成功。至此,中国探月工程实现了“五战五捷”。

这张由“嫦娥四号”着陆器拍摄的着陆区全景图展示了月球背面更多的地形地貌,也给我们带来了更多信息。

“从这张全景照片上可以看到嫦娥四号着陆在许多小环形坑中间,相当惊险。附近就有一个直径约20米、深度约4米的环形坑。崎岖不平的地形为玉兔二号的路线规划造成很大困难。”李春来说。

另外,嫦娥四号任务的顺利实施也凝聚着诸多参与国的贡献。嫦娥四号配置了13台载荷,其中包括与德国、瑞典、荷兰、沙特合作的4台科学载荷,还搭载了龙江号环月微卫星。中国在南美建设的阿根廷深空站参加了测控任务,与俄罗斯合作的同位素热源将保障嫦娥四号探测器安全度过月夜,与欧空局在深空测控方面相互支持。中美双方也开展了积极合作,利用正在月球轨道上运行的美国月球观测卫星对嫦娥四号探测器进行观测,开展科学研究。

这张全景图由着陆器上的地形地貌相机进行四周旋转,拍成的80多张照片拼接而成。其中,科研人员首先观察了嫦娥四号自身设备的情况。
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选择去月球背面探测有两方面的考虑。从科学角度来讲,第一,月球的背面,尤其是这次选择的著陆区是最古老的一个撞击坑,它的地质构造以及矿物的组成,可能对于月球的历史更具有代表性;第二,月球背面有个天然的屏障,能够屏蔽地球的电磁波,是开展月基的低频射电天文观测的有利场所,这是由月球背面得天独厚的地理位置和条件决定的。另外,从工程方面考虑,此前人类探测月球,更多集中在月球正面,而现在,我和我的同行们都希望能进行全月球的探测。所以这次开展了月球背面探测,未来可能还要开展月球极区的探测。这些考虑和设计,代表着我们在月球上可以获得更多原来没有获得的数据,便于我们将来更好地了解月球。

国家天文台副台长 嫦娥四号地面应用系统总指挥
李春来:这个圆的,就是对中继星的数传天线,这边我们可以看到展开的太阳能帆板和气瓶。远处的玉兔二号月球车正在午休状态。
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嫦娥四号着陆器地形地貌相机对玉兔二号巡视器成像。国家航天局供图

在决策探测月球背面的过程中,也体现了中国科技人员勇于探索的精神。我们过去一直在赶超国际先进水平,赶的东西多,超的东西少。这次月球背面探测,中国人做得很好。

此外,着陆区周边的地形地貌在这张全景图中完整呈现。嫦娥四号的着陆区位于南极艾特肯盆地冯
卡门坑内,这里形成于36亿年前,画面中的地形也体现了这里历史古老的特点。
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他说,与嫦娥三号在月球正面虹湾的落区相比,嫦娥四号落区石块较少,这也表明嫦娥四号落区可能暴露时间更久,年龄更古老。

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李春来:它周围的碎石比较少,说明这里暴露的年龄比较古老,可能会有一些深部的物质抛射过来,我们也会做进一步的研究。

“嫦娥四号着陆的地点海拔接近负6000米,再往南大约700公里就是月球上最深的地方,海拔负9100多米。月球深部的信息会是我们今后探测的一个重点。”李春来说。

图为着陆器监视相机拍摄的玉兔二号在A点影像图攻克技术难题实现月球背面安全软着陆

着陆器的地形地貌相机获取到的周边月面信息,也将为下一步探测,特别是月球车的探测指明路径。李春来坦言,月球背面的地形复杂,探测难度和风险都很大。
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全景照片上还显示了着陆器上的一些设备,包括对着中继星传输数据的圆形天线、三根相互垂直的低频射电频谱仪的天线、太阳翼等。

记者:中国是世界上第一个在月球正面与背面均成功完成探测器软着陆的国家。请问着陆月球背面难在哪里?是如何解决这些困难和挑战的?

李春来:降落的地点相当于海拔负的5935米左右,嫦娥四号正好降落在一堆小撞击坑的中间,那些坑都有20米左右,还是很惊险的。

国家航天局公布的影像还包括一段嫦娥四号着陆过程的视频。

吴艳华:首先,月球背面软着陆要面对通信问题,实现地月通信,中继是个必要的条件。去年发射的“鹊桥”地月中继星,拥有比地球轨道中继卫星3万多公里远得多的作用距离,可以帮助我们成功构建地月的信息交互。

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11日国家航天局公布了嫦娥四号月背着陆视频,嫦娥四号搭载的相机,第一视角记录了人类探测器首次月背着陆全过程。

其次,月球背面的复杂地形对着陆和巡视也是巨大挑战。对于着陆而言,由于月球背面十分崎岖,要实现安全软着陆,需要具备两个条件。一个是软着陆的高精度,只有提高着陆精度,才可能在一块地形比较崎岖的区域里找到相对安全、合适的著陆点。为了确保动力下降初始点的位置精度,我们结合地面精确的测轨,研究制定了精细化的轨道设计和轨道调整策略。另一个是下降过程中的精确控制,我们通过提高自身导航及制导精度,实现了更加精确的控制,着陆器在着陆过程中进行自主避障,有效地避免可能遇到的障碍,在着陆区里选择最为安全的地点作为着陆点。从着陆过程的遥测信息,以及降落相机拍摄的图像中可以看出,动力下降的过程中实现了有效避障。最终,嫦娥四号探测器达到这两个条件,实现了预期的著陆精度,也实现了定点定时的准确着陆。

来源:中央广播电视总台央视新闻

嫦娥四号地面应用系统总设计师张洪波介绍,这段视频是由嫦娥四号上的降落相机拍摄的4700多张照片处理出来的。降落相机在距离月面约18公里的高度开机,降落过程持续了约12分钟。

探测器着陆后,通过着陆区周围地形地貌的成像可以看到,月背表面地形的起伏是很剧烈的,布满了很多大小不同的撞击坑。对于巡视器来讲,在这样复杂的地形上进行巡视,具有很大的难度。我们主要从两方面来解决这个问题。第一,精细地规划,通过对巡视器感知的图像进行精确的地面恢复,制定更为合理的行走路线,力争找到一些相对安全的区域。第二,充分发挥巡视器在行走中自主避障的能力,使其自主进行新的路径规划。另外,巡视器对跃障和爬坡也有比较强的适应能力。

视频显示了探测器姿态调整以及在距离月面100米处悬停避障等动作。

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“从画面上看,嫦娥四号着陆月球背面时扬起的月尘比嫦娥三号着陆时大,表明嫦娥四号着陆区的月尘更厚。”张洪波说。

玉兔二号巡视器全景相机对嫦娥四号着陆器成像实现多个创新 开展三类科学探测

李春来解释说:“月尘厚表明这里的月壤风化时间更长,年龄更古老。我们后续会对嫦娥四号落区与嫦娥三号落区的暴露年龄做对比研究。”

记者:继嫦娥三号圆满完成任务后,嫦娥四号被赋予了新的任务。请问嫦娥四号实现了哪些突破?