探月工程總設計師：「嫦四」中繼星下月提前升空

       2018-04-23 07:35:44　來源: 新京報(北京)

　　

　　新京報訊（記者倪偉）我國計劃於今年下半年發射嫦娥四號月球探測器，首次實現人類探測器在月球背面軟著陸。昨天，探月工程總設計師吳偉仁院士解釋該計劃時表示，月球背面探測不僅有助於全面探索月球，還可以在電磁波寧靜區探測宇宙起源時期的信號。

　　今年4月24日是第三個「中國航天日」。昨天，中國航天日北京分會場活動在中國科技館舉辦，吳偉仁在活動中向公眾介紹了嫦娥四號的相關科學問題。

　　嫦娥四號探月成為今年廣受國內公眾矚目的航天任務。《自然》雜誌網站列出的2018年值得期待的科技事件中，嫦娥四號任務也名列其中。

　　記者從國家國防科工局了解到，嫦娥四號包括中繼星、著陸器和巡視器(簡稱著巡組合體)。中繼星計劃於今年上半年發射，將到達拉格朗日L2點(地月引力平衡點)，實現探測器與地面之間的測控通信和數據傳輸。

　　著巡組合體計劃於今年下半年發射，抵達月球背面，開展月基低頻射電天文、月球背面巡視區形貌和礦物組份、巡視區淺層結構等科學探測與研究，預期可獲得一批原創性科學成果。

　　除了中國探測任務，嫦娥四號還將執行「全球任務」。目前已確定將搭載荷蘭低射頻電探測儀、德國月表中子與輻射劑量探測儀、瑞典中性原子探測儀和沙特月球小型光學成像探測儀4台國際合作科學載荷。

　　釋疑1

　　為何要在月球背面軟著陸？

　　隔絕電磁雜訊，可探測宇宙形成早期短波信號

　　月球的公轉與自轉速度一樣，都是27.3天，這是由於地球對月球的「潮汐鎖定」導致的。加上天平動的作用，只有約59%的月面能被地球觀測到。也就是說，月球背面41%的地方始終受月球阻擋。

　　這樣的特性，導致月球背面探測具有很多獨特的科學價值。吳偉仁說，月球背面避開了來自地球的大量電磁干擾，處於一種電磁波「寧靜區」。在這樣的潔凈環境中，探測器可以接收到更多微弱信號，例如宇宙形成早期發出的短波。

　　「這些低頻短波可以幫助我們研究宇宙起源。在月球正面是無法探測到的，因為收到的都是電磁雜訊。」中科院國家天文台研究員鄭永春說。

　　目前全世界進行過120多次月球探測活動，但從來沒有探測器登陸過月球背面。吳偉仁表示，要想深入探索月球奧秘，一定要去那裡。而且目前中國有條件、有能力開展月球背面軟著陸探測，爭取創造世界第一。

　　另外，美國航空航天學會會員、「小火箭」工作室創始人邢強介紹，月球背面的月壤和岩石人類尚未接觸過，進一步探究和分析，可以為地球和月球形成的早期機理提供更翔實的研究材料。

　　歷史上，蘇聯月球2號探測器於1959年首次拍到月球背面照片。1968年，美國阿波羅8號飛船第一次帶著人類目睹月球背面。目前，人類對於月球背面最詳細的信息，是來自於2009年入軌的美國月球勘測軌道飛行器（LRO）。

　　釋疑2

　　月球背面著陸有何難度？

　　多山地形登陸困難，將發射中繼星建立地月通信

　　嫦娥一號和二號在繞月過程中都曾拍攝過月球背面，嫦娥二號拍攝的月球表面全圖，解析度達到7米的「高清」程度。通過這些照片和數據，科學家發現，月球背面的地形比正面遠為複雜，多「山」多「谷」。

　　鄭永春介紹，這是因為月球曾被大量小行星撞擊，形成了很多深坑，看上去就是大量的環形山。

　　複雜地形為嫦娥四號著陸帶來更多困難。吳偉仁打了個比方：「嫦娥三號相當於在華北平原著陸，嫦娥四號則相當於在崇山峻岭的雲貴川地區著陸。」

　　同時，遙測和控制也是個難題。電磁波只能直線傳播，當探測器飛行至地球看不到的月球背面，如何與地球建立通信？

　　科學家將利用一顆中繼衛星解決這個問題。在嫦娥四號發射前，我國將於下月先發射一顆中繼衛星，定位在距地心約45萬公里、距月心約6.5萬公里的地月拉格朗日L2點。據邢強介紹，拉格朗日L2點位於地球球心和月球球心連線且靠近月球的一個特定位置上，通俗來說，該點既能「看到」地球，又能「看到」月球，因而能成為嫦娥四號與地球之間的信息中轉站。

　　中國科學家對於拉格朗日L2點並不陌生。2010年發射升空的嫦娥二號衛星，在完成既定的月球探測任務后，繼續飛往深空，曾抵達並繞飛拉格朗日L2點。其攜帶的4台科學儀器在此位置上進行了聯合探測，填補了我國對地球遠磁尾區域的離子能譜、太陽耀斑爆發和宇宙伽馬暴的科學探測空白。

　　邢強表示，在月球探索中使用中繼通信技術，也是對深空探索和星際探索技術的一種驗證。

　　■展望

　　中國正論證建設無人值守月球科研站

　　我國現在已論證更長遠的月球探測與開發計劃。

　　去年召開的第七屆航天技術創新國際會議上，國家航天局探月與航天工程中心相關負責人透露，我國正在開展月球科研站的論證。月球科研站將是能源長期供給、自主運行、無人值守的月面基礎設施，未來開展以機器人為主的科學研究和技術試驗。

　　「之所以要建立科研站，是因為有些工作需要較長時間才能產出成果。依託科研站，可以進行更長時間的工作，開展科學研究、能源開發等任務。」航天專家龐之浩介紹，月球探測分為探月、登月、駐月三種方式，其中駐月可以採取無人科研基地和有人月球基地兩種形式。

　　龐之浩解釋，月球沒有大氣層阻隔、震動小，是天文探測的理想環境。建立月球科研站，還能以月球為基地，對地球和深空開展探測，成為向遠深空出發的跳板。