中国发射首次月球背面探测任务

在十二月末或一月初,嫦娥四号探测器将在月球南极附近,太阳系已知最大撞击坑内的地点着陆

基于 NASA 月球勘测轨道飞行器数据的月球背面视图。嫦娥四号探测器计划的着陆点位于月球南极-艾特肯盆地内,这是一个古老的巨大撞击坑,在本图像底部附近可见一个略微阴暗的区域。

中国已成功发射嫦娥四号探测器奔向月球,这是一项大胆的任务,旨在历史上首次在月球背面着陆。

发射于今天,12月7日,美国东部时间下午1:23(中国当地时间凌晨2:23),在四川省西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭执行。探测器现在将开始为期三天的奔月之旅,之后将停留在极地绕月轨道,最早在年底尝试着陆。“他们正在讨论大约在12月31日或1月1日左右,”欧洲航天局国际月球探测工作组主任伯纳德·福ing说,他参与了欧洲与中国国家航天局(CNSA)就该任务进行的合作。到目前为止,探测器看起来状况良好。

中国将利用之前在月球轨道上的三周时间拍摄表面图像,并确保着陆点没有障碍物。无论何时发生,完全自主的七步着陆过程将仅持续11分钟,从脱轨点火到接触月球表面。嫦娥四号计划在月球南极-艾特肯盆地中直径186公里的冯·卡门陨石坑着陆;后者是月球已知最大的撞击坑,直径约2500公里。由于该地点暴露的地幔,这个科学上引人入胜的区域可能会产生关于月球如何形成和演化的宝贵数据。


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尽管嫦娥四号的目标陨石坑位于月球南极附近,但由于月球每28天自转一次,它仍然会经历极端温度变化。陨石坑会经历大约14天的阳光照射,平均温度高达110摄氏度,然后在大约14天的夜晚骤降至约-173摄氏度。这些温度波动对于嫦娥四号的前身嫦娥三号来说太大了,嫦娥三号于2013年12月14日在月球着陆。这两次任务的设计几乎相同;前者最初是作为后者的备用而建造的。两者都包括一个重约1200公斤的大型着陆器,并由此在月球表面部署一个直径约一米、重140公斤的小型漫游车。

但这次的关键区别在于,嫦娥三号着陆在始终面向地球的月球近侧。嫦娥四号将转而前往背面,长期以来,背面一直被视为月球探测的科学里程碑。“背面着陆意义重大,因为从来没有人做过,”美国国家航空航天局前首席历史学家罗杰·劳纽斯说。然而,一个主要的挑战是背面永远无法看到地球,使得直接通信成为不可能。因此,在2018年5月,中国发射了一颗名为鹊桥的中继卫星,进入月球同步轨道,该轨道在月球以外约65000公里处具有引力稳定性,地球和月球的引力都使中继卫星以光环状运动移动,从而确保它始终在月球背面和地球的视野中。与着陆器和漫游车的所有通信都必须通过这颗卫星中继。

嫦娥四号任务搭载了一系列仪器,这些仪器已准备好进行一系列不同的科学研究。它包括一个穿地雷达,用于探测地表以下100米,三台摄像机,用于研究不受地球干扰的银河系的射电天文学实验,以及一个在月球表面种植生物样本的有趣实验。船上还有两项欧洲主导的实验,一项来自德国基尔克里斯蒂安-阿尔布雷希茨大学,另一项来自瑞典空间物理研究所,它们将研究撞击表面的宇宙射线和太阳风。欧洲科学家还帮助中国选择了嫦娥四号的着陆点。

目前尚不清楚该任务将持续多久,但福ing表示,中国预计漫游车至少能持续一个月(包括一个月昼和一个月夜)。着陆时间安排在尽可能接近该地区月昼开始的时间,即12月30日开始,这为漫游车提供了充足的阳光来为其太阳能电池板供电。不过,着陆器可能会存活更长时间;尽管嫦娥三号漫游车在一个地球日后就停止工作了,但其着陆器在五年多后的今天仍在运行。

即使它只存活一个地球日,这次背面任务也将是历史性的。“你正在打开半个以前无法进入的世界,”哈佛-史密森天体物理中心的天文学家乔纳森·麦克道尔说。如果一切顺利,中国希望在2019年和2024年通过嫦娥五号和嫦娥六号从月球返回样本,最终在那里降落人类探险家。

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