嫦娥四號要去的月球背面有何秘密 浙籍專家帶你揭秘

　　12月8日凌晨，嫦娥四號探測器如期升空，將於2019年1月抵達預定探測地點，這也是人類首次月球背面軟著陸和巡視探測，開啟了中國探索月球的新旅程。

　　與2013年發射的嫦娥三號相比，嫦娥四號有哪些不同？半年前發射的中繼星「鵲橋」有什麼作用？這裡面又有哪些浙江科研力量助力？ 嫦娥四號發射前後，長徵三號甲系列總體設計部高級工程師徐慶紅，中國航天專家、中國空間技術研究院研究員龐之浩和行星科學家，科普中國形象大使鄭永春這三位來自浙江的專家以及嫦娥四號探月工程主要參與單位的相關科研人員分別接受了記者的採訪，共同揭開嫦娥奔月的非凡之旅。

　　金牌專車 再送嫦娥

　　此次將嫦娥四號送入月球的是「長徵三號乙」（CZ-3B）運載火箭，屬於長徵三號甲系列火箭。作為火箭的設計者之一，來自浙江建德的徐慶紅告訴記者，長三甲是長徵系列運載火箭高強度、高密度發射的主力，是我國目前高軌道上發射次數最多、成功率最高的火箭系列，被授予了「金牌火箭」的榮譽，也見證了我國探月工程的每一步。

　　據統計，此次發射是長徵三號甲系列火箭第五次執行探月工程任務，從嫦娥一號、嫦娥二號、嫦娥三號、探月工程三期再入返回飛行試驗器到嫦娥四號月球探測器，長徵三號甲系列火箭在奔月的旅程中用心呵護，稱得上是嫦娥的「專屬列車」。

　　為適應嫦娥四號任務特點，長徵三號甲系列火箭開展了有針對性的研製。中國航天科技集團有限公司一院長三乙遙三十火箭總指揮金志強向記者介紹，與發射嫦娥三號時的狀態相比，長三乙火箭共進行了65項技術狀態改進，其中有60項已在其他任務中予以飛行驗證。

　　以突破「窄窗口發射」的技術為例，金志強解釋道，嫦娥四號探測器每天有兩個發射窗口，第一個發射窗口有效寬度2分鐘，第二個發射窗口寬度僅1分鐘。為了確保火箭準時發射，研製團隊一方面採用適應多窗口、窄窗口約束的軌道設計技術，另一方面對火箭主要分系統和重要單機採取可靠性設計和冗餘改進，確保滿足窄窗口發射約束。

　　此次嫦娥奔月，長三乙火箭在第一天第一窗口準時實施發射，實現探月工程任務中第五次準時發射。

　　「執行探月工程任務，要採取特殊保成功措施。」金志強說。

　　鵲橋已搭 相會嫦娥

　　「五二零，我愛你。」

　　今年5月20日的夜晚（實際發射時間為5月21日凌晨），鵲橋號衛星在西昌衛星發射中心發射，鄭永春在朋友圈寫下了這句話。

　　鄭永春介紹，這顆衛星是為將在月球背面工作的嫦娥四號和地球之間提供通信連結的中繼衛星。把它取名為鵲橋號，又在五二零的夜晚發射，真是浪漫而有緣分。

　　為什麼需要搭「鵲橋」呢？鄭永春用了一個形象的比喻：「我們抬頭看到的月亮亙古未變。都是月球正面。而月球背面，一直對人類保持著神秘。原因就在於月球被地球的引力潮汐鎖定了。就像爸爸的雙手拉著孩子的雙手，爸爸在原地打轉，孩子環繞著爸爸打轉，從爸爸的角度（也就是地球人的角度），他看不到孩子的背上，或許已經在被蚊子叮咬了。」

　　因此，當嫦娥四號進行世界首次月球背面軟著陸和巡視勘察任務時，將受月球自身遮擋，無法直接與地球進行測控通信和數據傳輸，而「鵲橋」則相當於架設在嫦娥四號與地球間的「通信中繼站」。

　　「橋」 架在地月系統拉格朗日L2點的暈軌道上。這個位置處於地球和月球兩點連線的延長線上，並「躲」在月球一側的遠端，隨著月球一起運行繞地軌道。在這裡，「鵲橋」既能看見地球，又能看見月球背面，還可以和地月保持相對穩定的靜止狀態，因而能節省衛星燃料，延長壽命。「鵲橋」一年只需消耗2kg燃料，並且比運行在其他軌道都要省許多測控方面的事務。

　　「這是世界上第一個進入到L2點暈軌道的月球中繼衛星。」龐之浩接受記者採訪時表示，這也是之前世界上還沒有一個國家把落月探測器發射到月球背面軟著陸的重要原因。

　　這樣一條穿越40多萬公裡的「星際鏈路」，當然少不了一些新技術。龐之浩介紹到，在「鵲橋」1000m/s高速在軌飛行過程中，其速度控制精度誤差不大於0.02m/s，這種超強的自主控制能力，讓地面實施軌道控制周期在7天左右，為「鵲橋」長期穩定運行奠定了基礎。

　　「另外，鵲橋用了多安全備份遙測遙控指令設計，有一個形象的說法是，鵲橋備好了多部『手機』，地面工作人員可同時給這幾部『手機』打電話，發出相同的遙測指令，這可有效規避因距離遠或其他未知因素造成的信號中斷、信息傳送不準確等問題。」龐之浩說。

　　目前，鵲橋號已在使命軌道」遨遊」半年，不久的將來，通過嫦娥四號的「飛鴿傳書」，將第一次揭開月球背面的神秘面紗。

　　廣寒之地 靜待嫦娥

　　月球背面，最神秘的區域，是多少科幻小說的靈感來源，更是科學家夢寐以求的科學研究場所。

　　相比嫦娥三號，嫦娥四號的目標任務層次更深、更全面。探測器經歷地月轉移、近月制動、環月飛行後，最終實現人類首次月球背面軟著陸，開展月球背面就位探測及巡視探測，完善月球的檔案資料。

　　橫屏觀看

　　按照計劃，嫦娥四號將在飛行27天後，抵達月球背面預選著陸區進入降落程序。

　　根據嫦娥一號和嫦娥二號拍攝的月球背面圖像，月球背面多山，沒有正面平坦。龐之浩借用了中國探月工程總設計師吳偉仁院士一個形象的比方：「嫦娥三號相當於在華北平原著陸，嫦娥四號則相當於在崇山峻岭的雲貴川地區著陸。」

　　龐之浩認為，在月球背面著陸進行探測，對月球的起源和演變、調查月球地質和資源情況和地球早期歷史具有重要價值。另外，月球背面電磁環境非常「乾淨」，可屏蔽來自地球的各種無線電幹擾信號，因而在那裡能監測到地面和地球附近的太空無法分辨的電磁信號，有望取得重大原創性科研成果。

　　「月球兩極探測意義更為重大，如果能確定月球兩極是否有水和其他資源，不僅能作為月球基地選址的重要參考，也有助於把月球作為跳板進行載人火星探測。因為水能用於航天員的生活，還能分解成氫和氧作為飛船燃料。」龐之浩說。

　　讓我們靜靜等待，嫦娥仙子奔赴廣寒宮。