嫦娥四号发射助力中国实现登陆月球背面梦想

“鹊桥”中继星将成为地球与未来月球着陆器之间重要的通信中继——并执行一些科学任务

A photo of the lunar farside crater Daedalus

这张照片是由美国宇航局阿波罗11号任务的宇航员从月球轨道上拍摄的,展示了月球鲜有人探索的背面上的陨石坑代达罗斯。 还没有机器人航天器在月球背面进行过受控着陆,但中国可能很快就会改变这一局面。

中国旨在成为太空强国的最新阶段正在进行中,该国新的机器人任务正在加速飞向环绕月球背面的轨道。“鹊桥”中继卫星——典出中国民间传说——于当地时间周一(北美时间周日晚上)在西昌卫星发射中心由长征四号丙运载火箭发射升空。 outbound trip 将花费一周多一点的时间,尽管鹊桥号将在两个月后才能到达最终轨道。

该任务将成为中国蓬勃发展的月球及环月机器人航天器网络中的重要一环,同时还将进行新颖的科学实验,这些实验可能会带来宇宙学、天体物理学和天体生物学方面的新发现。

鹊桥号将定位于月球背面 40,000 英里(约 60,000 公里)的高度,其轨道使其能够在中地之间中继信号以及中国的嫦娥四号背面着陆器/巡视器(预计将于 12 月发射)。与鹊桥号一起,由中国哈尔滨工业大学研制的两颗微卫星——龙江一号和二号——搭乘顺风车进入月球轨道,以研究来自太阳的射电爆发。


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从月球背面到宇宙黎明

这艘背面中继航天器上最重要的科学仪器之一是由荷兰科学家和工程师团队建造的荷中低频探测器 (NCLE)。

NCLE 安装在卫星的底盘上,是首个被送上中国太空任务的荷兰制造的科学仪器,也是 2016 年荷兰航天局与中国国家航天局之间协议的成果。 当卫星在几个月后进入最终轨道时,它将等待嫦娥四号于 2019 年初抵达月球。然后,NCLE 的三根五米长天线将展开,科学工作将开始。

这些无线电天线旨在开展尖端的无线电科学和天文学研究,其首要任务是精确测量来自大爆炸后时期(所谓的宇宙“黑暗时代”,当时宇宙中没有恒星)的无线电波。 通过研究,NCLE 可以帮助查明黑暗时代何时在“宇宙黎明”中结束,因为第一批恒星开始发光。 “NCLE 是迈向太空更大无线电阵列的垫脚石,”荷兰射电天文研究所 ASTRON 的天文学家、项目负责人阿尔伯特-扬·布恩斯特拉说。 该阵列可能是“月球背面表面上的射电干涉仪,也可能是许多小型卫星的缓慢漂移星座”。

月球花园

这一切都是中国嫦娥四号着陆器/巡视器任务的序幕,预计将于今年 12 月由长征三号乙运载火箭送往月球。 嫦娥四号的候选着陆区是冯·卡门陨石坑南部的底部,这是一个直径 180 公里的陨石坑,位于南极-艾特肯盆地内,这是月球上同类陨石坑中最大的一个。

嫦娥四号将携带来自德国、荷兰、沙特阿拉伯和瑞典的一系列国际有效载荷。 着陆器还将携带一个由重庆大学牵头的 28 所中国教育机构设计的“月球迷你生物圈”实验。 该实验重约七磅,将尝试使马铃薯和拟南芥(一种与卷心菜和芥菜有关的小型开花植物)的种子发芽。 它还可能包括一些蚕卵。 生物圈包还包含水、空气和养分,有望使种子和卵在月球表面的保护舱内短暂地茁壮成长。 一个微型摄像头和数据传输系统将使研究人员能够看到种子何时以及是否开花。

小步快跑,宏伟目标

中国的地月空间(地球与其月球之间的空间区域)探测计划旨在分三个阶段进行:第一阶段只是到达月球轨道,嫦娥一号于 2007 年完成了这项任务。 第二阶段是在月球上着陆和巡视,嫦娥三号在 2013 年完成了这项任务。第三阶段是获取月球样本并将它们送回地球——这是一个具有挑战性的目标,旨在通过嫦娥四号和后续的嫦娥五号和六号任务逐步推进。 “中国发射鹊桥中继卫星开启了月球基础设施的新时代,这将使全面探索月球成为可能,包括对鲜为人知的月球背面的探索,”布朗大学的行星科学家詹姆斯·海德说。 “正如地球上的 GPS 和通信卫星为我们在轨道和地面上的活动提供基础设施一样,”他补充道,“鹊桥中继卫星突显了中国全面的月球探测计划的稳健性,包括即将到来的嫦娥四号背面着陆器和巡视器、嫦娥五号近地采样返回任务以及更遥远的月球极地探测。”

月球和行星研究所的行星科学家保罗·斯普迪斯认为,中国的机器人任务是“建立中国地月空间存在的长期、持续努力的一部分”。 他认为,中国的这颗中继卫星在完成其分配的任务后,未来可能对更具推测性和远见卓识的任务有用。

斯普迪斯说:“就嫦娥四号而言,在其主要任务完成后,我将把中继卫星移至高‘存储’轨道,并使其成为未来通信卫星网络的一部分。”

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