1月3日10时26分, 嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区,并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图,揭开了古老月背的神秘面纱。此次任务实现了人类探测器首次月背软着陆、首次月背与地球的中继通信,开启了人类月球探测新篇章。3日晚,嫦娥四号着陆器与巡视器顺利分离,巡视器踏上月球表面。正式命名的“玉兔二号”巡视器在月背留下人类探测器的第一道印迹。
嫦娥四号顺利落月
3日10时15分,科技人员在北京航天飞行控制中心发出指令,嫦娥四号探测器从距离月面15公里处开始实施动力下降,逐步将探测器的速度从相对月球1.7公里每秒降到零。在6至8公里处,探测器进行快速姿态调整,不断接近月球;在距月面100米处开始悬停,对障碍物和坡度进行识别,并自主避障;选定相对平坦的区域后,开始缓速垂直下降。约690秒后,嫦娥四号探测器自主着陆在月球背面南极-艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内。
落月过程中,降落相机拍摄了多张着陆区域影像图。落月后,在地面控制下,通过“鹊桥”中继星的中继通信链路,嫦娥四号探测器进行了太阳翼和定向天线展开等多项工作,建立了定向天线高码速率链路。
11时40分,着陆器监视C相机获取了世界第一张近距离拍摄的月背影像图并传回地面。
四根着陆腿纤细却强壮
从距离月面几十公里的高度一直到着陆月面,对嫦娥四号来说,真不容易,因为要经受住着陆月面时那瞬间的巨大冲击力,四条着陆腿的作用可以说是至关重要。
着陆腿又叫“着陆缓冲机构”,能利用缓冲功能,将着陆瞬间所产生的冲击有效地吸收,防止巨大冲击力对探测器及其重要仪器设备造成损伤。
腿里配备了两个秘密武器,一是形如脸盆的大脚掌,是与月球表面直接接触的部位。为让大脚掌足够强壮,研发人员在它内部使用了长得像蜂窝一样的材料,在中央还埋藏着一个长得很特别的金属结构,它像足弓一样,能够将冲击力有效分散开。二是主腿和副腿。每条着陆腿都包含一个主腿和两个副腿。两种腿各有分工。在着陆前,副腿推着主腿向外侧展开到规定角度并锁定,主腿就负责在着陆时安全地支撑住嫦娥四号的身体,将各种冲击力传递、吸收。副腿也会辅助主腿缓冲巨大的冲击力,使落月更稳定、安全。
别看“四姑娘”的腿又细又长,似乎弱不禁风,但是其实它们相当强壮。为了减重,主腿和副腿的外壳是又长又薄的圆筒,为了确保圆筒的强度,设计师优选了一种强度很高的铝合金材料,但是这种材料在加工时十分容易变形,而且越细、越长、越薄的圆筒就越难加工。
为给嫦娥四号打造又笔直又等长的腿,技术人员是煞费苦心。一方面巧妙设计了辅助加工的装夹工具,另一方面优化了加工与消除应力的流程,精选专用加工刀具,甚至连放置圆筒的小车都经过精心设计,最后在工人师傅精湛手艺下,这几条腿的精密外壳成功诞生。
第一次在月球背面留下痕迹
嫦娥四号成功落月后。15时07分,科技人员在北京航天飞行控制中心通过“鹊桥”中继星向嫦娥四号探测器发送指令,两器分离开始。
记者从北京航天飞行控制中心飞控大厅屏幕上看到,嫦娥四号着陆器矗立月面,太阳翼呈展开状态。巡视器立于着陆器顶部,展开太阳翼,伸出桅杆。随后,巡视器开始向转移机构缓慢移动。转移机构正常解锁,在着陆器与月面之间搭起一架斜梯,巡视器沿着斜梯缓缓走向月面。22时22分,巡视器踏上月球表面。
着陆器上监视相机拍摄的“玉兔二号”在月背留下第一道痕迹的影像图,“鹊桥”中继星顺利传回地面。
嫦娥四号探测器由着陆器和巡视器组成,共配置包括2台国际合作载荷在内的8台有效载荷。这些仪器将在月球背面通过就位和巡视探测,开展低频射电天文观测与研究,巡视区形貌、矿物组份及月表浅层结构研究,并试验性开展月球背面中子辐射剂量、中性原子等环境研究。此外,着陆器还搭载了月表生物科普试验载荷。
嫦娥四号登陆成功,美国和俄罗斯专家纷纷表示祝贺并盛赞这一壮举。美国航天局局长吉姆·布里登斯廷当天在社交媒体推特上发文说:“这是人类的第一次,也是令人印象深刻的成就。”俄罗斯齐奥尔科夫斯基航天研究院院士亚历山大·热列兹尼亚科夫说,“中国这一成功产生了巨大的心理轰动效应”。
嫦娥四号作息怎样安排?
“在月球上太阳能发电是不能满足14天需求的,探测器在月面上晚上必须休眠。但有可靠的休眠,还要有可靠的唤醒,否则天亮了睁不开眼睛工作也不行。”孙泽洲说,探测器采用的是在月昼时工作,月夜时休眠的作息模式。在经历了月夜期间极低的温度后,可伸缩的太阳能电池帆板会在夜晚的时候自动收起来,搭成一个小房子的样子,将仪器设备都包在里面,从而保护各种仪器不会被冻坏在月面上。
因不熟悉路况,探测器要边看边走,东张西望。在月面上走,没有人修好路,也没人走过月路。所以,速度并不重要,重要的是巡视的效果,所以探测器的速度并不快,大约只有200米/小时。晚综