首页  >  新闻发布  >  故事 > 正文
无惧风险挑战 成就世界首创
——嫦娥四号任务方案论证过程侧记

文章来源:中国航天科技集团有限公司    发布时间:2019-01-25

从嫦娥奔月的神话到现代的航天探月,人类对月球的向往从来没有停止过。

上个世纪五六十年代,“美苏太空争霸”推动了人类造访月球的步伐,两个超级大国先后多次发射航天器着陆月球。1969年,阿波罗十一号飞船将美国宇航员阿姆斯特朗送到月球,从此拉开了载人登月的序幕。上个世纪九十年代之后,印度、欧洲、日本、中国等国家和地区纷纷加入到探月的队伍之中,再次掀起了人类探月的热潮。

然而探月几十年,人类文明的触角始终没有涉足月球背面,直到2019年1月3日,嫦娥四号成功软着陆在月球背面南极-艾特肯盆地,并开展巡视探测活动。

中继技术成为“木桶”的最短板

既然人类有能力发射探测器到月球正面,甚至有能力亲自踏上月球表面,那么为何迟迟未曾到月球背面一探究竟?在嫦娥四号探测器总设计师孙泽洲看来,中继通信技术的不成熟是其中的关键。

月球自转一圈的时间与绕地球公转一圈的时间相等。因此,月球背面始终背对着地球。这带来的一个问题就是在月球的背面无法与地球通信。

“无法通信,自然也就无法把探测器送到月球背面。要想解决这个难题,就要靠中继通信卫星,即在天上建立一个数据‘中转站’,实现建立地球—月背的通信链路。”孙泽洲说。

而在上个世纪八九十年代之前,人类尚无法实现这种中继通信技术。因此,即便人类探月的能力已经足够,也迟迟未能到达月球背面。

与普通的中继通信相比,月球的中继通信难度更大。一般地球中继星轨道的高度在3万多公里左右,而本次“鹊桥”中继星的距离平均有6万公里左右,最远达8万公里。中继通信技术就像“木桶原理”中最短的那一块板,制约着人类探测月球背面的能力。

中国为何要去月球背面

2013年12月14日,嫦娥三号探测器在月球正面的虹湾以东地区成功着陆,标志着我国航天器首次实现地外天体软着陆。此后,嫦娥三号在月面工作期间,开展了一系列“观天、看地、测月”的科学探测活动。

早在嫦娥三号研制期间,我国还同步研制生产了一个备份探测器。嫦娥三号任务圆满成功以后,备份探测器的用途成为论证的焦点。2014年,嫦娥四号任务的论证正式开始。

图为科研人员在紧张工作。 新华社记者 金立旺 摄

是继续去月球,还是去火星、金星?是去月球正面,还是去月球背面?是否去月球的高纬度地区?专家组的意见一时难以统一,多种声音并存。

“很快,嫦娥四号的目的地便被锁定在了继续探测月球的范围,如果要去其他星体,探测器改动将会比较大,需要的研制时间也更多。”嫦娥四号探测器副总师吴学英说。

明确了去月球之后,去月球正面还是背面成了论证的主要焦点。“人类历史上都没有去过月球背面,中国为何要去?”“月球背面地形复杂,着陆难度极大,很难成功。”“我们可以先把着陆月球正面的技术吃透,以后再考虑着陆背面的事情。”……反对去月球背面的观点一开始占据了上风。

然而,以叶培建院士为首的探月专家则始终坚持去月球背面。他们认为,人类文明的足迹还从未到达月球背面,这是一次很好的探索。即便任务失败了,也会为人类探月作出了贡献。

国内的科学家也指出,月球背面拥有良好的电磁环境,适合做宇宙低频射电监测,具有重大科学意义。

论证期间,航天科技集团五院的专家们从具体技术方面做了论证。结果显示,虽然难度巨大,但去月球背面具有技术可行性。

2015年4月,经过长期的论证,“月球背面软着陆+巡视勘察+中继卫星”的方案脱颖而出,成为最优方案。在同年11月举行的探月工程重大专项领导小组会议上,这一方案得以审议通过,标志着嫦娥四号工程研制工作正式启动。

从2015年11月到2018年12月,我国用三年多的时间便实施了嫦娥四号的发射,用“中国速度”助力人类探月迈上了一个新的台阶。

【责任编辑:王钰 】

扫一扫在手机打开当前页

打印

 

关闭窗口