嫦娥四號：讓月球背面露真顏

發佈時間： 2018-03-13 14:54:00   |  來源： 科技日報   |  責任編輯： 郭江

全國政協委員、中國航太科技集團五院(以下簡稱五院)黨委書記趙小津日前透露，我國計劃今年實施嫦娥四號探月任務，探測器將實現人類首次在月球背面軟著陸，開展原位和巡視探測。

“我們將在嫦娥四號任務的中繼星上搭載兩顆小衛星,做射電干涉試驗,探測宇宙‘黑暗時代’。”全國政協委員、中國科學院國家空間科學中心研究員吳季3月2日説。

這是中國探月工程又一次踏上征程，將書寫人類探索月球的新篇章。國際權威學術期刊《自然》預測2018年全球科技大事件,嫦娥四號任務“榜上有名”。

中繼衛星關係任務成敗，45萬公里通信距離帶來難題

嫦娥四號任務將分兩次發射。趙小津説，我國計劃在上半年先往地月拉格朗日2點發射一顆中繼衛星。中繼衛星是實施嫦娥四號任務的前提，關係到整個任務的成敗。

由於被地球潮汐鎖定，月球只能永遠以同一面朝向地球。人類在地球上不僅從未見過月球背面，通信信號也會被阻隔。地月拉格朗日2點位於地球與月球的延長線上，距地面約45萬公里。趙小津説，在這個位置佈置一顆中繼衛星，既能“看到”月球背面，也能“看到”地球，可以將嫦娥四號著陸器和巡視器獲取的科學數據傳回地球，並通過中繼衛星提供嫦娥四號軟著陸及月面工作期間的測控支援。

此前，我國為了滿足載人航太等任務的測控需求，發射了天鏈一號系列中繼衛星，部署在距地面約3.6萬公里的地球同步軌道。嫦娥四號中繼衛星的用途和技術途徑與之相似，軌道距離卻遠了十多倍，技術難題隨之而來。此前有航太專家指出，相比地面口徑可達數十米的天線，無論是中繼衛星還是嫦娥四號探測器，天線的口徑都不可能太大，因而只能用窄波束天線實現較大容量的數據傳輸，這對天線的指向精度要求極高。

趙小津説，這顆中繼衛星的研製是在嫦娥四號任務方案確定之後提出的，研製週期只有2年多時間，而且面臨全新的軌道和任務要求。與其他中繼衛星4年以上的研製週期相比，時間非常緊張。經過努力，五院科研團隊攻克了地月拉格朗日2點軌道設計與控制、遠距離中繼通信等關鍵技術，如期完成了研製任務，産品各項指標完全符合任務需求。

嫦娥四號晚上也能工作，“玉兔”悲劇不會再發生

中繼衛星完成在軌測試後，我國計劃在下半年發射嫦娥四號，讓它降落在月球南極附近的艾特肯盆地。

嫦娥四號本是嫦娥三號的備份。不過趙小津表示，嫦娥四號的著陸方式、工作狀態跟嫦娥三號有很大區別，性能上也有很大提升。

2013年12月，嫦娥三號成功降落在月球正面雨海北部區域。趙小津説，月球正面有較為寬闊的平原，雖然也有許多隕石坑，但即使是坑底也相對平整。月球背面的地形則更為複雜，隕石坑更多，地勢更陡峭。因此嫦娥四號不能像嫦娥三號那樣以弧形軌跡緩慢著陸，為了不撞到峭壁，它必須採取近乎垂直的降落方式。

月球上的“一天”大約相當於地球上的28天，晝、夜各佔一半，溫差可達300攝氏度以上。為了熬過寒冷漫長的月夜，嫦娥三號採取了休眠策略，借助放射性同位素熱源加兩相流體回路技術維持體溫，滿足基本的能源需求，等到太陽出來再自主喚醒。嫦娥四號的能源方式更進一步，憑藉同位素溫差發電與熱電綜合利用技術，不僅能安然度過月夜，還能開展一些測量工作。

2014年1月，嫦娥三號帶上月球的“玉兔”月球車出現異常，故障始終未能排除，讓千萬網友痛心不已。有了前車之鑒，科研團隊對嫦娥四號巡視器進行了改進，增加了可靠性。“我相信這次肯定不會出現同樣的問題。”趙小津説。

相比嫦娥三號任務，嫦娥四號將更深層次、更全面地科學探測月球地質、資源等資訊，完善月球的檔案資料。航太專家龐之浩認為，對月球背面進行區域性詳查和精查十分重要。深入了解月球背面，對研究月球的起源和演變、調查月球地質和資源情況等有重要作用;同時那裏不受來自地球的無線電波干擾，是建造科研基地的理想聖地。

尤其是月球兩極，探測意義更為重大。記者了解到，月球兩極有兩種特殊區域：一是永久光照區，可以獲得持續穩定的太陽能;二是永久陰影區，可能存在大量水冰。龐之浩認為，如果能確定月球兩極是否有水和其他資源，不僅能作為月球基地選址的重要參考，也有助於把月球作為跳板進行載人火星探測。因為水能用於航太員的生活，還能分解成氫和氧作為飛船燃料。他表示，開展月球背面和兩極的探測，有望獲得一批重大原創性科研成果。

“希望2025年開始月球基地建設，2030年實現載人登月”

月球，是人類邁向深空的第一站;嫦娥奔月的故事，也寄託著千百年來國人的夢想。上世紀90年代，我國科學家開始努力將夢想變為現實。

2007年，我國發射嫦娥一號衛星，拉開了中國人探索月球的序幕。嫦娥一號在距月面200公里的軌道繞行了近500天，獲得了世界首幅三維立體全月圖。

2010年發射的嫦娥二號，在嫦娥一號基礎上更進一步。它的工作軌道距月面僅100公里，獲得了解析度更高的三維影像、月球物質成分分佈圖等資料。既定任務完成後，嫦娥二號開展了拓展試驗，先探測了距地球150萬公里的日地拉格朗日2點，又飛到700萬公里之外，與圖塔蒂斯小行星擦身而過，拍下了寶貴的照片。此後它不斷飛向深空，驗證我國的測控通信能力。如今嫦娥二號正圍繞太陽做橢圓軌道運作，預計會在2020年前後回到地球附近。

在我國探月工程三步走計劃中，“繞、落”任務已經完成，下一步將發射嫦娥五號探測器，從月球採集2公斤月壤帶回地球。按照原本的計劃，嫦娥五號應該在2017年底由長征五號火箭發射，由於此前長征五號遙二火箭發射失敗，嫦娥五號任務也相應推遲。

趙小津説，目前嫦娥五號處於存儲狀態，發射時間還不能確定，要先等長征五號遙三、遙四火箭發射成功，確保火箭可靠性達到要求。如果一切順利，嫦娥五號任務有望2019年實施。

如果嫦娥五號任務取得成功，我國將用它的備份——嫦娥六號開展新的探索。有專家認為，如果嫦娥四號在月球背面發現了有價值的線索，可以讓嫦娥六號去月球背面採樣返回。

趙小津介紹，目前科學家已經開始了探月四期工程的規劃，希望國家能儘快立項。在四期工程中，希望能開展月球基地的建設，先由智慧機器人操作，不斷組裝擴大，為載人登月奠定基礎。未來，月球基地可以開展科學試驗，也可以作為深空探測的轉机站。“我們希望在2025年左右能開始月球基地的建設，2030年左右實現載人登月。這樣的規劃也是對探月三期工程的延續。”他説。(記者付毅飛)