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嫦娥四号

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嫦娥四号
Chang'e 4
Chang'e 4.png
嫦娥四號登陸器(左)和玉兔二號探測車(右)
任务类型 月球背面软着陆與探測任務
运营方 中国國家航天局
國際衛星標識符 2018-103A
衛星目錄號 43845
网站 cnsa.gov.cn
任務時長 嫦娥四號登陆器:預定12个月
玉兔二号[1]巡视器:預定3个月[2]
航天器属性
發射質量 嫦娥四號:1,200 公斤[3]
玉兔二号:140 公斤[3]
尺寸

嫦娥四號:完全展開時全長 5.7 公尺, 高 4.1 公尺

玉兔二号:長 1.5 公尺, 寬 1.1 公尺, 高 1.0 公尺
任務開始
發射日期 2018年12月7日
18时23分34.3666秒 UTC
載具 长征三号乙改进Ⅲ型(遥30)
發射場 西昌卫星发射中心
月球着陆器
著陸日期 2019年1月3日
2时25分30秒 UTC
著陸點 南极-艾特肯盆地
冯·卡门撞击坑
45°28′15″S 177°36′20″E / 45.47084°S 177.60563°E / -45.47084; 177.60563 (玉兔二號登陸位置)[4]

嫦娥四号是中国嫦娥工程第二阶段的登月探测器──嫦娥三号的备份星[5]。嫦娥四号的着陆器携带“玉兔二号[1]巡视器于(北京时间)2018年12月8日02时23分34.3666秒由长征三号乙改进Ⅲ型运载火箭(遥30)发射升空[6]。月球车上搭载了中国以及荷兰、德国、瑞典、沙特阿拉伯等其他国家航空组织的科学仪器,12月12日16时45分进入月球轨道[7],并于2019年1月3日10时26分成功完成世界首次在月球背面软着陆[8]。这是世界首次实现月球背面软着陆和巡视勘察[9],同时也是首次在月球的高纬度极地着陆[10]

发射规划[编辑]

嫦娥四号最初是作为嫦娥三号的备份。嫦娥三号发射成功后,曾计划不再发射嫦娥四号[11]

2015年12月2日,国防科工局组织召开了探月工程重大专项领导小组第十四次会议,审议通过嫦娥四号任务实施方案调整报告,确定了继续开展嫦娥四号发射任务[12]。2017年12月,探月与航天工程中心正式宣布嫦娥四号任务计划,于2018年执行两次发射:上半年发射鹊桥号中继星,下半年发射嫦娥四号探测器[13]

发射[编辑]

2018年12月8日02时23分34.3666秒,嫦娥四号在西昌卫星发射中心长征三号乙运载火箭成功发射[14]。此次发射任务是长征系列运载火箭的第294次发射。

2018年12月12日16时39分25秒,嫦娥四号进行了近月制动,在变推力发动机点火356秒后,顺利进入近月点100公里、远月点400公里的环月轨道。[15]

2018年12月30日08时55分,嫦娥四号探测器在环月轨道成功实施变轨控制,顺利进入预定的月球背面着陆准备轨道。[16]

鹊桥号中继星[编辑]

鹊桥号中继卫星是一颗服务嫦娥四号的地月间通讯中继卫星。

鹊桥号是全球首次发射月球专用通信中继卫星,于2018年5月21日发射往地月拉格朗日L2。由于月球比地球小,地球和中继卫星之间的信号传播几乎无法遮挡。嫦娥一号卫星系统总指挥兼总设计师叶培建说,希望这颗中继星寿命很长。这样,未来几年如果有别的国家探索月球背面,也可以得到中国中继星的通信服务[17]

2014年,中国探月工程三期再入返回飛行試驗器服务舱曾进入环绕地月L2点的李萨如轨道开展试验,实现了环绕地月L2点飞行三圈,验证了轨道设计、轨道控制和轨道维持技术[18]

着陆区[编辑]

著陸器的着陆时间为2019年1月3日10时26分,成功在预选的着陆区月球背面南极-艾特肯盆地(South Pole-Aitken,SPA)内的冯·卡门撞击坑(Von Kármán)天河基地着陆,坐标是南纬45.5度,东经177.6度[19][8]

玉兔二号月球车[编辑]

著陸器攜帶著的巡视器名称于2019年1月3日公布,称“玉兔二号”巡视器[20][1]。1月3日15时07分,北京航天飞行控制中心通过鹊桥号中继卫星向嫦娥四号发出着陆器与巡视器分离指令,巡视器开始分离,于22时22分踏上月面[21]

主要任务[编辑]

工程目标[编辑]

  1. 研制发射月球中继通信卫星,实现国际首次地月拉格朗日L2点的测控及中继通信。
  2. 研制发射月球着陆器和巡视器,实现国际首次月球背面软着陆巡视探测[22]

科学任务[编辑]

研制单位[编辑]

美國衛星拍下的登陸位置
嫦娥四號,人類機具首次登陸月球背面拍攝

技术规格[编辑]

玉兔二号月球车长1.5米,宽约1米,高约1.1米,有两个可折叠太阳能电池板和六个轮子。顶部有用于地月对话的通讯天线,车身有四台相机共同工作。肩部有两片可以打开的太阳能电池帆板,腿部有六个轮状的移动装置[24]

月球车采用月昼时工作,月夜时休眠的作息模式。

相机系统[编辑]

嫦娥四号相机,由其地形地貌相机研制团队,即中国科学院西安光学精密机械研究所研发[25][26],实际安装了两台相机,高度1.5米,基线长270毫米,以进行立体成像。

香港理工大学团队开发了嫦娥四号用“相机指向系统”,其重2.8千克,长宽深 85x27x16 cm,安装于嫦娥四号登陆器顶端[27]。该系统起云台作用,可以自主旋转,自由度为垂直移动120度,左右转旋350度。

相机系统总成可以保证在-44~55℃温度范围内工作[28],其完成了月球背面全景照片拍摄[29][30],但由于自由度限制,所以没有天顶与地心(设备自身)的样貌。

科学仪器[编辑]

搭载了以下的科学载荷,包括:

  • 中华人民共和国研制的全景相机、红外成像光谱仪和测月雷达,用于获取巡视区的月表图像、探测巡视路线上的月壤厚度和月壳浅层结构;
  • 一台与瑞典合作研发的中性原子分析仪,用于观测巡视探测点10-10000伏特能量范围内的能量中性原子及正离子;
  • 一台由沙特阿拉伯杜勒国王科技城研制[31]的小型光学成像探测仪;
  • 一台德国基尔大学研发的月表中子与辐射剂量探测仪[32]
  • 除此之外还搭载了3项由哈尔滨工业大学中山大学重庆大学等中國國內高等院校所研制的科学技术试验项目[33]
  • 月球微型生态系统[34],在着陆器还带有一个由重庆大学牵头研制的总重2.608千克为生物科普试验载荷罐,里面装有种子和昆虫卵,以测试植物和昆虫是否可以於地球外共同生长[35][36]。该实验载荷罐中除了马铃薯油菜棉花拟南芥果蝇酵母6种生物,还有18毫升水、空气、土壤、热控与两个相机,可以在零下60度到零下80度内稳定保持适宜生物生存的温度。如果卵孵化,幼虫会产生二氧化碳,而萌发的植物会通过光合作用释放氧气,希望动植物和微生物一起在容器内建立简单的生态系统[35][37]。2019年1月3日23时18分,地面控制中心发出载荷开机指令,30分钟后地面控制中心发送放水指令。1月5日20时,该实验装置中的低酚棉种子萌发,成为月球上首次长出的地球植物嫩芽[38][39],也是整個實驗中唯一成功生長的生物,共存活了8天20小時45分鐘。1月12日,登陸地點進入月夜,載荷因無太陽能電池的電力供給而關機,實驗亦宣告結束。載荷內溫度在沒有電力保溫下會降至-170℃,因此載荷內的生物皆無法生存,並將在不久後被分解成无害有机物,永久封存在科普载荷内部[40]

科研成果[编辑]

2019年5月15日,学术期刊《自然》在线发表了中国科学院国家天文台、中科院上海技术物理研究所空间主动光电技术重点实验室、中科院地球化学研究所的研究成果,科学家们利用嫦娥四号搭载的可视-近红外成像光谱仪(VINS)的光谱初始观测结果推断出,月球表面存在的低钙辉石和橄榄石矿物可能起源于月球地幔。这也是人类首份月球背面幔源物质初步证据。[41][42]

参见[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 杨阳. 揭晓了!嫦娥四号月球车命名“玉兔二号”_国际新闻_环球网. 国际新闻_环球网. 2019-01-03 [2019-01-04]. (原始内容存档于2019-01-03) (中文). 
  2. ^ China says it will launch 2 robots to the far side of the moon in December on an unprecedented lunar exploration mission 页面存档备份,存于互联网档案馆. Dave Mosher, Business Insider. 16 August 2018.
  3. ^ 3.0 3.1 Chang'e 3, 4 (CE 3, 4) 互联网档案馆存檔,存档日期2018-03-20.. Gunter Dirk Krebs, Gunter's Space Page.
  4. ^ Dave Mosher, Shayanne Gal. A scientist at NASA has figured out exactly where China landed its historic lunar mission on the moon's far side. Business Insider. 2019-01-04. 
  5. ^ 张巧玲. 欧阳自远院士描绘嫦娥工程后续蓝图. 科学时报. 2011-12-09 [2012-06-15]. (原始内容存档于2012-02-03) (中文(简体)‎). 
  6. ^ Chang, Kenneth. China Readies Chang’e-4, Its Moon Lander, for Launch. The New York Times. 2018-12-07 [2018-12-07]. ISSN 0362-4331 (美国英语). 
  7. ^ “嫦娥四号”2018年发射 拟在月球背面着陆. 中国日报. 2016-01-14 [2016-01-17]. (原始内容存档于2016-08-07) (中文(中国大陆)‎). 
  8. ^ 8.0 8.1 中国新闻网. 嫦娥四号实现首次着陆月球背面 还有一个首次要做. news.sina.com.cn. 2019-01-03 [2019-01-03]. 
  9. ^ 新京报. “嫦娥四号”将于12月8日凌晨在西昌发射升空. 新浪新闻. 2018-12-07 [2018-12-07]. 
  10. ^ 中国嫦娥四号中继星发射成功. 多维新闻网. [2018-12-07]. 
  11. ^ 资料 - 从“嫦娥一号”到“嫦娥五号. 中国新闻 - 东方网. 
  12. ^ 嫦娥四号将实现世界首次月球背面软着陆. 搜狐新闻. [2018-12-07]. (原始内容存档于2015-12-12). 
  13. ^ 2018年中国将先后发射嫦娥四号中继星和探测器_新闻频道_央视网. 新闻频道 - 央视网. [2018-12-07]. (原始内容存档于2018-03-08). 
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  15. ^ 嫦娥四号探测器成功“刹车” 进入环月轨道飞行. 新华网. 2018-12-12 [2018-12-13]. (原始内容存档于2018-12-12). 
  16. ^ 嫦娥四号探测器成功实施环月降轨控制. 新华网. 2018-12-30 [2018-12-30]. 
  17. ^ 余晓洁; 刘斐. 中国将发射中继卫星实现嫦娥四号在月球背面通讯. 观察者. 2016-03-02 [2017-10-23]. (原始内容存档于2017-10-24). 
  18. ^ 我国航天器首次到达地月L2点. 中国共产党新闻网 - 人民网. [2017-10-23]. (原始内容存档于2016-08-07). 
  19. ^ 嫦娥四号. 中华人民共和国国家航天局. 2017-07-04 [2017-10-23]. (原始内容存档于2017-10-24). 
  20. ^ 揭晓了:嫦娥四号月球车命名“玉兔二号”-国家航天局. www.cnsa.gov.cn. [2019-01-04]. 
  21. ^ 嫦娥四号着陆器与巡视器顺利分离 玉兔二号在月背留下人类探测器的第一道印迹-国家航天局. www.cnsa.gov.cn. [2019-01-04]. 
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外部链接[编辑]