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                    《科學24小時》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    旨在向全國廣大群眾,特別是具有中等文化程度的廣大青年,普及科學技術知識,繁榮科普創作,啟迪思想,開拓視野。

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                    “嫦娥四號”月背軟著陸

                    2016-11-30 19:07:38

                    國防科工局今年1 月宣布,我國“嫦娥四號”探月衛星已經通過探月工程重大專項領導小組審議,將在2018 年發射,去完成人類航天器月球背面的首次軟著陸。雖然人類對月球探測已有半個多世紀之久,但尚未有探月衛星實現月球背面著陸。因此,這一消息引起了國內外業界人士的高度關注。

                     

                    “嫦娥工程”增添的一項新任務

                    眾所周知,我國的探月工程又被叫做“嫦娥工程”,具體計劃分為“繞、落、回”三個階段。

                    由于“嫦娥三號”的任務于201312 4 日順利完成,因此探月專家就萌生了讓它的備份器“嫦娥四號”去完成一些新任務的想法。于是,“嫦娥四號”在月球背面軟著陸的使命便應運而生了。由于軟著陸月背的環境條件和肩負的使命不同,科研人員將“嫦娥四號”攜帶的有效載荷做了一些調整和變動:保留了“嫦娥三號”上的降落相機、地形地貌相機,以及巡視器上的全景相機、測月雷達和紅外成像光譜儀;新增了著陸器上的低頻射電頻譜儀、與俄羅斯合作研發的月塵測量儀,巡視器上還可能攜帶與瑞典合作研發的中性粒子探測儀。

                    2016 3 月,為了激發公眾的探索熱情,國防科工局聯合四部委,向公眾發起了可工作在“嫦娥四號”著陸器、巡視器或中繼衛星上,用于探測活動、科學實驗或技術試驗的載荷創意征集活動。這就表明,“嫦娥四號”升空時,還有可能攜帶其他新研制的有效載荷,成為一位集軍民融合、國際合作、公眾參與于一身的“月球使者”?!版隙鹚奶枴甭湓碌闹匾饬x月球背面之所以對人類具有巨大誘惑力,是因為那里存在著一個從月球南極延伸至中緯度區域的艾托肯盆地,其最寬處直徑達2400 千米,深度約為8 千米。由于該地終年不見陽光,環境溫度很低,因此專家估計那里可能存在著儲量豐富的水冰。此外,該盆地還可能存在可供開發的礦產資源。

                    艾托肯盆地是太陽系中擁有40億年歷史的極大、極深和極古老的火山口之一,很可能埋藏著太陽系形成初期的秘密。航天專家認為,可以在該盆地的合適位置部署一個低頻無線電天線陣,來觀測宇宙早期的第一批恒星,開拓天文學的視野。

                    我國探月工程將利用月球背面屏蔽地球無線電干擾的獨特條件,開展對太陽和其他天體的科學觀測,讓其成為射電天文學和其他相關科學研究的平臺。同時,月球背面保存著很多最古老的月殼巖石,利用“嫦娥四號”對其開展地質特征調查,有望在國際上首次建立集月球地形地貌、淺層結構、物質成分于一體的綜合地質剖面和演化模型,幫助人類獲得對月球早期演化歷史的新認識,更入地了解月球的現狀。從深空探測的角度而言,這都具有重要的科學價值。

                     

                    在地月L2點暈軌道實現中繼通信

                    由于月球背面永遠背對地球,“嫦娥四號”軟著陸之后要實現與地球的信號傳輸,就需要向地球和月球系統的第二個平動點,即地月系統拉格朗日-2 點(簡稱地月L2 點)發射一顆衛星作為空間通訊中繼站。此舉也是“嫦娥四號”探月任務獲得成功的一大關鍵。

                    地月系統拉格朗日L2 點始終處于月球背面上空,并和月球一起以相等的角速度圍繞地球運動。因此從地球上無法用無線電與停泊在該點的航天器進行聯絡。為了解決這個問題,航天專家選擇了暈軌道的辦法予以應對。

                     

                    地月系統5 個拉格朗日點分布示意圖

                    暈軌道就是位于垂直地-月連線平面內的,以平動點L2 為圓心的圓形軌道。從地球上看,在暈軌道上運行的航天器呈現為圍繞月球的視運動。由計算可知,當軌道半徑大于3500 千米時,即可達到可視效果。而圍繞平動點運行的航天器周期約為半個月,這樣就解決了與地面通信的難題。因此,運行在地月系統拉格朗日L2 點暈軌道上的航天器要成為稱職的中繼站,必須要具備控制軌道的能力。

                    根據目前“嫦娥四號”探月衛星的研制情況和方案來看,我國計劃在2018 6 月先發射部署中繼星,同年年底再發射著陸器和巡視器。綜上所述,此次“嫦娥四號”探月任務有望實現以下三大壯舉:首次實現人類探測器造訪月球背面;首次為科技工作者提供月球背面空間科學研究平臺,獲得一批重大的原創性科研成果;首次實現人類航天器在地月L2 點對地月中繼通信。月球背面就像被頭紗遮蓋的神秘女子的“側臉”,誘得人們總想一睹芳容。然而,受通訊的限制,人們至今未曾遂愿。但我們堅信,“嫦娥四號”探月衛星必將一嘗所愿!這份自信,源于中國探月者們曾經交出的一份份令世人側目的滿意答卷!

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