“背面著陸 ” 有三大技術(shù)難點(diǎn)

　　要完成這個(gè)“前無(wú)古人”的月球背面之旅，嫦娥四號(hào)面臨主要三個(gè)主要技術(shù)難點(diǎn)：一是地月拉格朗日L2平動(dòng)點(diǎn)軌道精確設(shè)計(jì)與控制；二是地月拉格朗日L2點(diǎn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)中繼；三是復(fù)雜地形環(huán)境下的安全著陸等 。突破這些技術(shù)難點(diǎn)，將實(shí)現(xiàn)三個(gè)國(guó)際首次、一個(gè)國(guó)內(nèi)首次。即，國(guó)際上首次月球背面軟著陸和巡視探測(cè)，國(guó)際上首次月球拉格朗日L2點(diǎn)中繼與探測(cè)，國(guó)際上首次月基低頻射點(diǎn)天文觀測(cè)，國(guó)內(nèi)首次實(shí)測(cè)月夜期間淺層月壤溫度。這一重大科學(xué)創(chuàng)新工程的實(shí)施，無(wú)疑將推動(dòng)航天技術(shù)和其他科學(xué)領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。

　　深空測(cè)控通信系統(tǒng)是人類(lèi)與深空探測(cè)器聯(lián)系的通道和紐帶，在深空探測(cè)任務(wù)中起著關(guān)鍵的作用。由于深空任務(wù)周期長(zhǎng)、通信時(shí)延大、鏈路帶寬有限、信號(hào)微弱、數(shù)據(jù)更加關(guān)鍵可貴等一系列原因，使得深空測(cè)控通信實(shí)現(xiàn)起來(lái)更為困難，無(wú)論對(duì)星上設(shè)備還是對(duì)地面設(shè)備等都帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。通信方式不同是嫦娥四號(hào)與嫦娥三號(hào)相比最大的不同。嫦娥三號(hào)與地球的通信聯(lián)絡(luò)由地面站和海上遠(yuǎn)洋測(cè)量船來(lái)完成。而由于月球正面的遮擋，月球背面沒(méi)有通信信號(hào)，無(wú)法與地球?qū)嵤┻m時(shí)通信，因此，嫦娥四號(hào)與地面的通信聯(lián)絡(luò)要由“鵲橋”中繼衛(wèi)星擔(dān)任，借助架設(shè)在地月拉格朗日L2點(diǎn)的中繼衛(wèi)星，實(shí)施與地面的通信信號(hào)“接力”。

　　2018年5月21日，第一次發(fā)射——嫦娥四號(hào)中繼星“鵲橋”由長(zhǎng)征四號(hào)丙運(yùn)載火箭成功發(fā)射升空。經(jīng)過(guò)1次中途修正，于5月25日到達(dá)近月點(diǎn)，在成功實(shí)施近月制動(dòng)后，順利進(jìn)入月球至地月拉格朗日L2點(diǎn)的轉(zhuǎn)移軌道。6月14日，“鵲橋”中繼衛(wèi)星實(shí)施軌道捕獲，進(jìn)入環(huán)繞距月球約6.5萬(wàn)千米的地月拉格朗日L2點(diǎn)的Halo使命軌道，成為世界首顆運(yùn)行在地月拉格朗日L2點(diǎn)Halo軌道的衛(wèi)星，在此軌道陸續(xù)開(kāi)展在軌測(cè)試和中繼通信鏈路聯(lián)試后，等待“嫦娥”的到來(lái)。

　　“鵲橋”中繼衛(wèi)星攜帶了一副展開(kāi)后口徑達(dá)近5米的傘狀天線，在人類(lèi)上天的深空探測(cè)器上，還沒(méi)有這么大口徑的通信天線，它直指地球在月球背面和地球之間架設(shè)了一個(gè)宏偉的信息高速橋梁。除了這副最大天線外，研制人員還給它配備了多副小一些的天線，通過(guò)這些天線，不僅可以將地面的測(cè)控指令說(shuō)給巡視器聽(tīng)，還可以聽(tīng)清楚巡視器都“說(shuō)了些啥”。

　　2018年5月21日，第一次發(fā)射——嫦娥四號(hào)中繼星“鵲橋”由長(zhǎng)征四號(hào)丙運(yùn)載火箭成功發(fā)射升空。 中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司 圖為迎接嫦娥四號(hào)的到來(lái)，2018年11月9日~11月23日，五院研制人員又對(duì)“鵲橋”中繼星進(jìn)行了一次在軌的“體檢”。“體檢”報(bào)告顯示，“鵲橋”非常健康！中繼星將在使命軌道上繼續(xù)“遨游”，靜待嫦娥四號(hào)探測(cè)器，屆時(shí)，嫦娥四號(hào)將在數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星的引導(dǎo)下，安全著陸在月球背面南極馮⋅卡門(mén)撞擊坑附近。

　　嫦娥四號(hào)首選著陸區(qū)為月球南極馮⋅卡門(mén)撞擊坑的艾特肯盆地。“與嫦娥三號(hào)的虹灣著陸區(qū)相比，虹灣的整體趨勢(shì)較為平坦，但艾特肯盆地的地形就比較崎嶇，撞擊坑大而且分布密集,這就對(duì)探測(cè)器著陸區(qū)的選擇和著陸精度提出了更高的要求。” 中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司八院（上海航天技術(shù)研究院）嫦娥四號(hào)副總指揮兼副總設(shè)計(jì)師張玉花指出，“由于著陸區(qū)在月球背面，使得著陸器和巡視器無(wú)法同地球直接通信，必須用中繼星中繼的方式；同時(shí)在動(dòng)力下降過(guò)程中，著陸器也不能對(duì)地直接通信，只能通過(guò)中繼星進(jìn)行上下行操作，這些都是此次任務(wù)的難點(diǎn)。”

　　此外，巡視器還要面對(duì)月球表面晝夜溫差變化大、低重力環(huán)境以及細(xì)小微塵的污染等問(wèn)題。比如，月球的重力只有地球的1/6，我們要針對(duì)這種低重力環(huán)境，對(duì)巡視器的移動(dòng)速度、距離、越障能力等狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行充分的應(yīng)對(duì)。

　　張玉花介紹說(shuō)，此次嫦娥四號(hào)八院承擔(dān)了嫦娥四號(hào)著陸器、巡視器五個(gè)半分系統(tǒng)的研制任務(wù)，包括巡視器移動(dòng)分系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)、測(cè)控?cái)?shù)傳分系統(tǒng)、電源分系統(tǒng)、綜合電子分系統(tǒng)移動(dòng)/機(jī)構(gòu)控制與驅(qū)動(dòng)組件、著陸器一次電源分系統(tǒng)。