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坑内着陆 为何是上上之选

2019-1-4 10:46:06 来源:新华社

  嫦娥四号实现了世界首次月球背面软着陆,其降落地点在南极-艾特肯盆地的冯·卡门撞击坑,那么这个着陆点是如何选择出的?探月专家们对此做出了详细解答。

 

  中国探月工程总设计师吴伟仁说:“在论证嫦娥四号任务时,我们感觉应该给它赋予更强的生命力和功能,做一些有挑战性的事情。”


  中国航天科技集团五院嫦娥四号探测器总设计师孙泽洲说,当时大家想了很多,除了落到月球背面,也有专家考虑过让它飞得更远,在其他天体上着陆。但那样探测器就需要有很大变化。嫦娥四号是嫦娥三号的备份,很多零部件与嫦娥三号一同设计生产,因而不能在设计上有太大变化。综合考虑各方面因素后,大家选择去月球背面。


  “去月球背面比去正面风险增大了很多,崎岖的地形给我们带来必须面对的问题。但从技术发展角度来讲,在月面更高精度的着陆是未来所需要的。比如以后我们要去月球南北极,那里地形也很崎岖,如果在永久光照区着陆,对着陆精度要求都很高。”孙泽洲说。


  “如果我们未来要建设月球科研站,需要多组探测器在一个范围内着陆,联合构成更复杂的系统,这更是需要航天器能高精度着陆。所以解决这次任务面临的挑战,可以为后续的深空探测和小行星探测打下基础。”孙泽洲说。他说:“我们希望未来具备全月球乃至于全太阳系的到达能力,有了这样的能力也能更好地支持深空科学探测。”


  专家确定去月球背面后,具体着陆区域的选择还受到很多条件的限制。


  孙泽洲说,嫦娥三号的着陆区在北纬45度左右的虹湾地区,探测器是按照这一纬度的光照条件设计的热控系统和太阳翼。而大部分继承了嫦娥三号设计的嫦娥四号首选着陆区纬度也在40至50度之间。


  “纬度上划定范围后,再考虑经度,是落在月球背面的正中间还是边缘呢?由于要实现地球和月球背面的通信,中继星‘鹊桥’运行在地月第二拉格朗日点的Halo轨道上。它的全实时覆盖区域集中在月球背面中心点左右几十度的范围。”孙泽洲说,“而且我们不希望探测器与中继星通信的时候仰角太低,那样有可能会受到周围高山的影响。”


  这样,嫦娥四号的着陆区从经纬度上就基本限定下来了。


  在这个大致范围内,科学家们看中了艾特肯盆地,这个太阳系最大、最深、最古老的撞击坑,这里蕴含着月球最早的信息,有很高的科学研究价值,比如是不是有水?对这里的探测将对人类了解月球、地球、太阳系的演化提供第一手数据和线索。


  而在艾特肯盆地这个直径大约2500公里,深13公里的巨大撞击坑内,还有一个直径为180公里的冯·卡门撞击坑,其底部地势相对平坦,能较好地保证着陆安全。


  恰好与冯·卡门撞击坑经度上相差约13度的地方,还有一个克雷蒂安撞击坑,非常适合作为备选着陆区。假如嫦娥四号第一天在主选着陆区没有成功着陆,第二天还可以着陆在备选着陆区。


  除了科学上的意义,对冯·卡门撞击坑的探测还有另一层意义,它是以20世纪匈牙利裔美国航天工程学家冯·卡门(1881年-1963年)命名的,他被誉为“航空航天时代的科学奇才”。中国航天事业的奠基人钱学森、郭永怀都是他的亲传弟子。


  五院嫦娥四号巡视器总体主任设计师申振荣说,去月球背面探测是中国为世界做出的贡献。“虽然我们现在还不知道嫦娥四号最终能探测到什么,但是这一探测有可能会影响好几代人。”

 

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