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“嫦娥四号”实现人类探测器首访月球背面
日期: 2019/01/04 21:15 阅读: 163
 

据中国官方媒体消息,中国“嫦娥四号”探测器周四(1月3日)成功在月球冯·卡门(Von Kármán)环形山着陆,这是人类探测器首次造访月球背面。

新华社报道称,周四10时26分,“嫦娥四号”自主着陆在月球背面南极-艾特肯盆地(South Pole-Aitken basin)的冯·卡门环形山。
在着陆后,静态着陆器和月球车将被分别部署到月球表面,两者都携带了一系列探测仪器,以探测该地区的地质特征,并进行一项生物实验。

“嫦娥四号”在上周末已进入环月轨道,在降轨后,其近月点高度仅为15公里。


由于同步自转的原因,月球面对地球永远是一个面,直到1959年,苏联发射“月球3号”探测器,才让人们远远一窥月球背面的场景。
位于萨里(Surrey)的伦敦大学穆勒太空科学实验室(Mullard Space Science Laboratory)物理学教授安德鲁·科茨(Andrew Coates)对BBC说:“在阿波罗号历史性着陆的近50年后,这项大胆的探索计划即将实施。中国还将在2019年底,再度进行一个样本返回工程。”
安德鲁·科茨所指的样本返回工程,是中国计划于今年晚些时候发射的“嫦娥五号”月球探测器,该探测器预计将能实现采集月球样品并返回地球。


中国媒体此前报道称,“嫦娥四号”将着陆在月球背面南极地区的冯·卡门环形山,落月过程地球方向不直接可见,所有与地面通信联络都需要靠半年前发射的“鹊桥”中继卫星完成。
BBC科学事务编辑保罗·林肯(Paul Rincon)解释道,冯·卡门陨石坑是科学家们很感兴趣的地方,因为它位于月球最大最古老的撞击地貌——南极-艾特肯盆地,这可能是数十亿年前一颗巨大的小行星撞击形成的。
“这个巨大的盆地直径超过2500公里,深度达13公里,是太阳系最大的陨石坑之一,也是月球最大、最深和最古老的盆地,”科茨教授说。
科学家认为,当年创造这一盆地的能量将非常巨大,它可能已经穿过月壳,直抵月幔层,嫦娥四号可以在被这一冲击暴露的月幔岩石上进行研究。
研究人员还希望对后来填满盆地的部分融化岩石进行研究,从而识别其成分变化。
第三个目标是研究月球背面的风化层、破碎岩石和构成月表的尘埃。

安德鲁·科茨说:“这些表面的成分信息,对于理解月球的形成将非常有价值。”
由于月球自转一周所花时间和绕地球公转一圈所花时间相同,人们从地球上永远只能看到月球的一面,这被称为“潮汐锁定”。
着陆挑战
中国一直在追随美国和苏联的脚步,逐渐增强自己的太空探索能力,但这次任务对于任何机构来说,都尚属首次。
月球背面崎岖不平的地形,为探测器的安全着陆提出了特殊挑战。如果探测器降落在一个凸出的岩石上,将意味着任务立即失败。
着陆过程分为六个阶段。其中的前三项——初步制动、轨道修正、降轨,都是由地球进行控制。而最后三步:悬停、障碍规避以及缓慢降落,将由着陆器自动控制。


实验内容
中国媒体报道称,着陆器携带了两个相机、研究太阳风暴的低频射电频谱仪和德国基尔大学研制的月球中子及辐射剂量探测仪。
俗称月球车的巡视器则带有全景相机、用于进行月表矿物化学成分探测的红外成像光谱仪、用于进行月壤厚度和结构探测的测月雷达,以及瑞典空间物理所研制的中性原子探测仪。
保罗·林肯说,“嫦娥四号”预计将为中国向地球运送月球岩石和土壤样本铺平道路,它还将对月球背面无线电环境进行勘测,这将为未来月背射电天文望远镜的建立打下基础。
值得一提的是,“嫦娥四号”的着陆器还携带了一个3公斤重的小型实验室“微型生态圈”,内含蚕卵、土豆和拟南芥种子,该实验由28所中国大学设计。
“我们想研究月球上种子的呼吸作用和光合作用,”该实验指挥、重庆大学副校长刘汉龙对新华社说。
“微型生态圈”首席设计师谢更新则表示,该实验的温度要控制在1到30度之间,并适当控制湿度和营养。“我们将用一根管道将月球表面自然光导入罐内,以让植物生长。”


勘月野心
载有“嫦娥四号”的“长征三号乙”运载火箭12月8日在西昌卫星发射中心升空。由于月球背面没有来自地球的无线电波干扰,被视为天文观测的极佳场所。
“嫦娥四号”发射是中国“嫦娥”系列探月工程的二期工程之一。
嫦娥工程于2003年启动,前两次嫦娥任务(即嫦娥一号、二号)的目标是从绕月轨道进行远程探测并收集数据,而第三次和第四次则要“登陆作战”。
嫦娥四号探测器的设计基于前身嫦娥三号。2013年,嫦娥三号带着月球车“玉兔”软着陆在月球雨海西北部的虹湾地区,成为继1976年苏联探测器“月球24号”后,首个在月球表面软着陆的探测器。
根据计划,嫦娥五号和嫦娥六号将携带采样返回装置,采集月球岩石和土壤并送回地球。


“嫦娥四号”登月:崛起大国雄心与地缘政治含义


中国的探月车降落月球被看作中国向太空超级大国迈出重要的一步。1月3日上午10点26分,“嫦娥4号”探测器成功在月球背面着陆,并通过“鹊桥”中继卫星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图。

2013年“嫦娥3号”成功在月球正面着陆,现在中国成为世界上第一个在月球正面与背面完成探测器软着陆的国家。月球背面没有像正面的许多平坦表面,那里表面多山而且崎岖不平,探测器在背面软着陆的难度更大。

中国表示要在2030年赶上俄罗斯和美国成为主要的太空强国。中国计划在明年建造自己的载人太空站。

据《每日电讯报》报道,虽然中国坚持其太空计划纯粹是和平性质,但是美国国防部指责中国在努力实现在危机发生时能阻止其他国家利用太空设备的能力。

中国不但在民用太空技术取得成就,还测试了反卫星导弹。美国国会出于安全考虑,禁止美国航天局与中国航天部门进行双边合作。

到目前为止,美国是唯一完成载人登月的国家。美国总统特朗普2017年表示希望再次完成载人登月,为最终实现登陆火星做准备。

1959年苏联发射的太空探测器首次拍摄到显示月球背面崎岖不平表面的图片。不过之前从未有探测器在月球背面着陆。

中国已经为此登月计划作了许多年的准备。《卫报》引述澳大利亚战略政策研究所的高级分析员戴维斯(Malcolm Davis)说,形容中国探测器在月球背面着陆是一个“值得夸耀的成就”。

“其中包含了许多地缘政治和太空政治,这不仅仅是科学探索,这关系到中国崛起成为超级大国的问题”,戴维斯说,“中国对太空计划十分热心。中国民族主义高涨,他们把中国的太空角色看作中国崛起的关键部分。”

《每日电讯报》报道,在月球背面着陆的技术难度更大,主要的挑战是月球背面到地球之间不能直接进行无线电通讯。为解决此问题,中国在去年5月发射了"鹊桥"通讯中继卫星进入月球轨道,在地面和月球探测器中间传输数据和指令。

报道说,月球夜间持续时间相当于地球14天,气温会下降到摄氏零下173度,白天气温会高达摄氏127度。因此月球探测车要有能力应对气温变化,还要产生足够能量应对长夜。

《独立报》报道,中国在2017年已经表示为载人登月做准备。2013年中国发射的“嫦娥三号”太空探测器登月成为自1976年苏联探测器登月后第一次地球探测器登月。

《每日电讯报》报道,中国计划明年发射“嫦娥五号”探测器登月并且计划从月球带回样本。上次人类登月采样也是1976年由苏联探测器完成。
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