“后备选手”新使命:嫦娥四号着陆月球背面
嫦娥四号,原本是2013年12月在月球表面成功实现软着陆的月球探测器嫦娥三号的备份。在嫦娥三号任务圆满成功后,曾计划不再发射嫦娥四号,并预计于2017年12月中旬发射嫦娥五号。但科研人员为嫦娥四号赋予了新的任务,这就是——抵达月球的背面。由于月球自转公转周期相同,因此月球永远有一面一直背对地球,因此探测月背难度更大、而同时科研价值也更高。
2015年,国防科工局组织召开探月工程重大专项领导小组第十四次会议,审议通过嫦娥四号任务实施方案调整报告、研制总要求及后续总体研制计划。2016年1月,国防科工局宣布,嫦娥四号任务已经通过了探月工程重大专项领导小组审议通过,正式开始实施,任务将在2018年的6月发射中继星、在2018年年底发射着陆器和巡视器。于是,这位差点“退役”的“四号选手”迎来了新使命。
2018年8月15日,我国探月工程嫦娥四号任务的月球车外形首次对外公开,并将面向全球进行征名。同时嫦娥四号月球探测器研制任务进展顺利,即将前往发射场进入发射准备。2018年12月8日,嫦娥四号在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭发射。2018年12月12日,嫦娥四号成功实施近月制动,顺利完成“太空刹车”,被月球捕获,进入了近月点约100公里的环月轨道。
2019年1月3日上午10点26分,“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区,并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图,揭开了古老月背的神秘面纱。此次任务实现了人类探测器首次月背软着陆,首次月背与地球的中继通信,开启了人类月球探测新篇章。随即着陆器与巡视器分离,开始就位探测和巡视探测。
装载各国高科技探测仪勤恳工作
嫦娥四号与嫦娥三号一样,仍由着陆器和巡视器(又叫月球车)组成,它们所使用的平台也基本相同,但是因为嫦娥四号与嫦娥三号科学目标差异很大,因此两者所装载的科学探测设备有明显变化。嫦娥四号的着陆器上仍装有降落相机、地形地貌相机,全景相机、测月雷达、红外成像光谱仪,去掉了月基光学望远镜、极紫外相机以及粒子激发X射线谱仪。增加了国内新研发的低频射电频谱仪,低频射电频谱仪将利用月球背面没有地球电磁波干扰和天然洁净的环境,研究太阳爆发、着陆区上空的月球空间环境,还可以对来自太阳系行星的低频射电场进行观测,聆听来自宇宙更深处的“声音”。
据了解,嫦娥四号此次还搭载几位特殊的“乘客”——几台国外的科学载荷,例如,德国月表中子与辐射剂量探测仪、瑞典中性原子探测仪。德国的中子与辐射剂量探测仪能探测着陆区的辐射剂量,为未来的载人登月航天员的危险度进行前期评估,提供相应辐射防护的依据。瑞典的中性原子探测仪对于解决太阳风与月表相互作用机制、月表逃逸层的形成和维持机制等关键科学问题有着重要的意义。
据悉,嫦娥四号任务的“两器一星”上总共配置了6台国内研制科学载荷和4台国际科学载荷。它们开展以低频射电天文观测、巡视区形貌、矿物组份及浅层结构为主的科学探测。
另外,嫦娥四号的着陆方式与工作状态由于月球背面的地形环境因素,相比嫦娥三号在性能上有了很大提升。月球背面的地形复杂,陨石坑多,地势陡峭,为了不撞到峭壁,嫦娥四号采取了近乎垂直的着陆方式。嫦娥三号在月夜的时候是不能工作的,嫦娥四号则凭借同位素温差发电与热电综合利用技术,在月夜的情况下还能做一些测量的工作。
带着地球的土特产“拜访”月球背面
在此次着陆中,嫦娥四号也带去了来自地球的“土特产”,据悉,这个随嫦娥四号同行的“礼物”是由重庆大学牵头研制的“月面微型生态圈”。这个生态圈实际上是一个由特殊铝合金材料制成的圆柱形罐子,高18厘米,直径16厘米,净容积约0.8升,总重量3千克。小罐子里放置了马铃薯种子、拟南芥种子、蚕卵、土壤、水、营养液和空气以及微型相机和信息传输系统等科研设备,它的主要任务是开展月面生态系统试验。
科学家将在这个小空间里创造动植物生长环境,实现生态循环。一个小导管会把自然光线导入罐子里,帮助这些植物和土豆种子生长。选择马铃薯和拟南芥作为实验物种是因为它们的生长周期短且便于科学家观察。另外,马铃薯还可作为人类太空生存的主要食物来源。