
南極-艾特肯盆地的地形圖復(fù)雜程度遠(yuǎn)超其他地方,圖中標(biāo)注處即馮·卡門(mén)環(huán)形山(圖修改自:Garrick-Bethell and Zuber)
為了成功著陸并釋放月球車探測(cè),所克服的難度和意義可想而知。
看點(diǎn)六:為什么四天就到月球,還遲遲不著陸?
嫦娥四號(hào)早在12月8日就出發(fā),使用了我國(guó)目前深空探測(cè)的最強(qiáng)火箭長(zhǎng)三乙改III型。3.8噸重的它僅花了4天14時(shí)16分就完成了發(fā)射、軌道校正、近月制動(dòng)、進(jìn)入工作軌道,是四次主要任務(wù)中最短的一個(gè)。但依然等到了2019年1月3日才進(jìn)行著陸任務(wù)。
為什么需要這么長(zhǎng)的時(shí)間呢?
是為了等待時(shí)機(jī)。
月球被潮汐鎖定,自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)相同,導(dǎo)致它的一天就是一年,一半是黑夜一半是白天。換做地球時(shí)間就是近14天交替的白天黑夜。在進(jìn)入月球軌道后,嫦娥四號(hào)一邊測(cè)試儀器,一邊等待月球進(jìn)入白天,畢竟它的主要能量來(lái)源是太陽(yáng)能。

光線照射形成的影子,也是著陸時(shí)判斷地形的重要圖像參考(圖源:NASA)
另一方面,由于降落地點(diǎn)處于南極附近,它需要逐漸調(diào)整軌道傾角才能經(jīng)過(guò)這里,比較耗時(shí)。同時(shí),也要等待太陽(yáng)光照在月球的角度達(dá)到理想的狀態(tài),這樣所有的地貌都會(huì)有比較清晰的陰影,最大程度輔助光學(xué)設(shè)備選擇并定位著陸地點(diǎn)。
看點(diǎn)七:嫦娥四號(hào)著陸怎么“走位”?
由于降落的難度大大增加,嫦娥四號(hào)的著陸方式也將作出改動(dòng)。由于著陸地的獨(dú)特地貌特點(diǎn),它的避障需求遠(yuǎn)高于其他著陸任務(wù)。

嫦娥三號(hào)和四號(hào)動(dòng)力下降過(guò)程對(duì)比(圖源:李飛等)
可以看出,在進(jìn)入準(zhǔn)備階段后,嫦娥四號(hào)的軌跡不降反升,而后進(jìn)入一個(gè)幾乎要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離垂直下降過(guò)程,期間完成避障、懸停、精避障、緩速降落全過(guò)程,難度極大。這么一個(gè)復(fù)雜的“走位”,對(duì)自主導(dǎo)航制導(dǎo)與控制要求極高。
看點(diǎn)八:嫦娥四號(hào)的能量怎么來(lái)?
采用太陽(yáng)能電池板和充電電池組合,是很多月球探測(cè)器的基本配備。在(月球)白天,月球上太陽(yáng)能極其充沛,太陽(yáng)能電池板充電,剩余電能儲(chǔ)蓄下來(lái),所有系統(tǒng)正常工作。晚上能量不足,只能冬眠或降低工作強(qiáng)度。我國(guó)的嫦娥三號(hào)和玉兔號(hào)任務(wù),以及蘇聯(lián)、美國(guó)諸多無(wú)人探測(cè)器,大都采用這個(gè)方案。

2013年12月2日發(fā)射的嫦娥三號(hào)和玉兔號(hào)月球車,它們能量主要依靠太陽(yáng)能電池板(圖源:中國(guó)航天科技集團(tuán))
而在嫦娥四號(hào)上,中國(guó)將首次實(shí)驗(yàn)自己的“核電池”技術(shù)。盡管它不是最主要的能量來(lái)源,但這個(gè)突破已經(jīng)意義重大。
