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嫦娥四號中繼星5月提前升空 將建立地月通信

http://dailynews.sina.com   2018年05月16日 00:13   新京報

  原標題:“嫦四”中繼星下月提前升空

  探月工程總設計師介紹嫦娥四號登陸月球背面原因,將開展科學探測與研究,中繼星下月提前升空

  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着陸。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衆介紹了嫦娥四號的相關科學問題。

  嫦娥四號探月成爲今年廣受國內公衆矚目的航天任務。《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瞭解到,嫦娥四號包括中繼星、着陸器和巡視器(簡稱着巡組合體)。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。

  着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臺國際合作科學載荷。

  釋疑1

  爲何要在月球背面軟着陸?

  隔絕電磁噪聲,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”。在這樣的潔淨環境中,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,因爲收到的都是電磁噪聲。”中科院國家天文臺研究員鄭永春說。

  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祕,一定要去那裏。而且目前中國有條件、有能力開展月球背面軟着陸探測,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,可以爲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號飛船第一次帶着人類目睹月球背面。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

  月球背面着陸有何難度?

  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,分辨率達到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爲複雜,多“山”多“谷”。

  鄭永春介紹,這是因爲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。

  複雜地形爲嫦娥四號着陸帶來更多困難。吳偉仁打了個比方:“嫦娥三號相當於在華北平原着陸,嫦娥四號則相當於在崇山峻嶺的雲貴川地區着陸。”

  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,因而能成爲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後,繼續飛往深空,曾抵達並繞飛拉格朗日L2點。其攜帶的4臺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,未來開展以機器人爲主的科學研究和技術試驗。

  “之所以要建立科研站,是因爲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,月球探測分爲探月、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,還能以月球爲基地,對地球和深空開展探測,成爲向遠深空出發的跳板。

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