嫦娥四號：讓月球背面露真顏

　　本報記者 付毅飛

　　全國政協(xié)委員、中國航天科技集團五院(以下簡稱五院)黨委書記趙小津日前透露，我國計劃今年實施嫦娥四號探月任務，探測器將實現(xiàn)人類首次在月球背面軟著陸，開展原位和巡視探測。

　　“我們將在嫦娥四號任務的中繼星上搭載兩顆小衛(wèi)星，做射電干涉試驗，探測宇宙‘黑暗時代’。”全國政協(xié)委員、中國科學院國家空間科學中心研究員吳季3月2日說。

　　這是中國探月工程又一次踏上征程，將書寫人類探索月球的新篇章。國際權威學術期刊《自然》預測2018年全球科技大事件，嫦娥四號任務“榜上有名”。

　　中繼衛(wèi)星關系任務成敗，45萬公里通信距離帶來難題

　　嫦娥四號任務將分兩次發(fā)射。趙小津說，我國計劃在上半年先往地月拉格朗日2點發(fā)射一顆中繼衛(wèi)星。中繼衛(wèi)星是實施嫦娥四號任務的前提，關系到整個任務的成敗。

　　由于被地球潮汐鎖定，月球只能永遠以同一面朝向地球。人類在地球上不僅從未見過月球背面，通信信號也會被阻隔。地月拉格朗日2點位于地球與月球的延長線上，距地面約45萬公里。趙小津說，在這個位置布置一顆中繼衛(wèi)星，既能“看到”月球背面，也能“看到”地球，可以將嫦娥四號著陸器和巡視器獲取的科學數據傳回地球，并通過中繼衛(wèi)星提供嫦娥四號軟著陸及月面工作期間的測控支持。

　　此前，我國為了滿足載人航天等任務的測控需求，發(fā)射了天鏈一號系列中繼衛(wèi)星，部署在距地面約3.6萬公里的地球同步軌道。嫦娥四號中繼衛(wèi)星的用途和技術途徑與之相似，軌道距離卻遠了十多倍，技術難題隨之而來。此前有航天專家指出，相比地面口徑可達數十米的天線，無論是中繼衛(wèi)星還是嫦娥四號探測器，天線的口徑都不可能太大，因而只能用窄波束天線實現(xiàn)較大容量的數據傳輸，這對天線的指向精度要求極高。

　　趙小津說，這顆中繼衛(wèi)星的研制是在嫦娥四號任務方案確定之后提出的，研制周期只有2年多時間，而且面臨全新的軌道和任務要求。與其他中繼衛(wèi)星4年以上的研制周期相比，時間非常緊張。經過努力，五院科研團隊攻克了地月拉格朗日2點軌道設計與控制、遠距離中繼通信等關鍵技術，如期完成了研制任務，產品各項指標完全符合任務需求。

　　嫦娥四號晚上也能工作，“玉兔”悲劇不會再發(fā)生

　　中繼衛(wèi)星完成在軌測試后，我國計劃在下半年發(fā)射嫦娥四號，讓它降落在月球南極附近的艾特肯盆地。

　　嫦娥四號本是嫦娥三號的備份。不過趙小津表示，嫦娥四號的著陸方式、工作狀態(tài)跟嫦娥三號有很大區(qū)別，性能上也有很大提升。

　　2013年12月，嫦娥三號成功降落在月球正面雨海北部區(qū)域。趙小津說，月球正面有較為寬闊的平原，雖然也有許多隕石坑，但即使是坑底也相對平整。月球背面的地形則更為復雜，隕石坑更多，地勢更陡峭。因此嫦娥四號不能像嫦娥三號那樣以弧形軌跡緩慢著陸，為了不撞到峭壁，它必須采取近乎垂直的降落方式。

　　月球上的“一天”大約相當于地球上的28天，晝、夜各占一半，溫差可達300攝氏度以上。為了熬過寒冷漫長的月夜，嫦娥三號采取了休眠策略，借助放射性同位素熱源加兩相流體回路技術維持體溫，滿足基本的能源需求，等到太陽出來再自主喚醒。嫦娥四號的能源方式更進一步，憑借同位素溫差發(fā)電與熱電綜合利用技術，不僅能安然度過月夜，還能開展一些測量工作。

　　2014年1月，嫦娥三號帶上月球的“玉兔”月球車出現(xiàn)異常，故障始終未能排除，讓千萬網友痛心不已。有了前車之鑒，科研團隊對嫦娥四號巡視器進行了改進，增加了可靠性。“我相信這次肯定不會出現(xiàn)同樣的問題。”趙小津說。