月球背面對于人類而言,是“秘境中的秘境”。
由于月球自轉周期和公轉周期相等,加上被地球潮汐鎖定,地球強大的引力讓月球總是一面朝向地球,人類在地球上只能看見月球的正面。
從20世紀50年代開始,人類陸續(xù)向月球發(fā)射了100多次探測器,但還從沒有探測器在月球背面著陸開展就位探測。
1962年4月26日,美國“徘徊者4號”探測器撞擊月球背面,成為首個在月球背面硬著陸的探測器,但并未傳回任何數(shù)據(jù)。
2004年,我國探月工程正式批準立項;
2007年,嫦娥一號任務繞月探測,實現(xiàn)了中華民族千年奔月夢想;
2010年,嫦娥二號成功發(fā)射,獲得國際最高7米分辨率全月影像圖,飛至日地拉格朗日L2點進行環(huán)繞探測,并對700萬公里外的圖塔蒂斯小行星進行高精度飛越探測;
2013年,嫦娥三號成功落月并開展月面巡視勘察,實現(xiàn)了我國首次對地外天體的直接探測,把玉兔號的足跡刻在了月球;
2014年,再入返回飛行試驗任務圓滿成功,突破和掌握了航天器以接近第二宇宙速度再入返回關鍵技術,為我國正在實施的月面采樣返回及未來深空探測奠定了堅實的基礎,創(chuàng)造了月球探測史的中國紀錄。
當嫦娥三號任務圓滿完成以后,作為備份的嫦娥四號怎么辦?該去哪兒?一度引發(fā)不少探月科學家們的討論。
不少人認為,嫦娥四號無須冒險,還應落在月球正面。然而,作為中國航天科技集團五院深空探測和空間科學首席科學家的中國科學院院士葉培建卻堅定地提出:“中國探月工程應該走一步跨一步。落到月球背面去,這是一個創(chuàng)舉?!?/p>
然而,“到月球背面去”——在不少科學家眼中是“不可能完成的事情”。
“由于受到月球自身的遮擋,在月球背面,任何人類探測器都無法直接與地球進行測控通信和數(shù)據(jù)傳輸?!敝袊皆鹿こ炭傇O計師、中國工程院院士吳偉仁介紹,到月球背面去,必須要面對“不在服務區(qū)”的失聯(lián)挑戰(zhàn)。
正是源于這樣一種“不走尋常路、勇于挑戰(zhàn)自我”的信念,中國航天人最終做出了一個大膽的決定:“嫦娥四號要實現(xiàn)人類月球背面的首次軟著陸!”
“從技術發(fā)展角度來講,如果我們未來要建設月球科研站,就需要航天器能夠高精度著陸?!辨隙鹚奶柼綔y器總設計師孫澤洲表示,解決了這次任務面臨的挑戰(zhàn),可為后續(xù)的深空探測和小行星探測打下基礎。
“奔月之路”
夢想的力量,是人類對未知領域探索的不竭動力。
2018年12月8日2時23分,西昌衛(wèi)星發(fā)射中心。
伴隨著巨大的火箭轟鳴,肩負著億萬中華兒女的探月飛天夢想,長征三號乙運載火箭成功發(fā)射嫦娥四號探測器,開啟了月球探測的新旅程。
2018年12月12日16時45分,嫦娥四號探測器經(jīng)過約110小時奔月飛行,到達月球附近,成功實施近月制動,順利完成“太空剎車”,被月球捕獲,進入了近月點約100公里的環(huán)月軌道。
嫦娥四號準時發(fā)射、準確入軌,原計劃在近月制動前實施的3次軌道中途修正,期間只進行了1次。
“準時發(fā)射、準確入軌”,實現(xiàn)起來并不輕松。成功架起“奔月之路”的,是我國自主研制的“金牌火箭”。
中國航天科技集團一院火箭系統(tǒng)總指揮金志強介紹,探月工程任務對軌道高度和入軌精度要求都很高,長三甲系列火箭成為執(zhí)行探月工程發(fā)射的最佳選擇。
低溫發(fā)動機同時裝配4臺單機,選擇性能最優(yōu)的2臺用于本次任務;單機產(chǎn)品通電老煉時間增加50小時,系統(tǒng)綜合試驗考核次數(shù)增加……
圍繞嫦娥四號任務窄窗口發(fā)射、冬季發(fā)射等特征,火箭研制團隊開展專題風險分析,制定了520項預案。
為了充分利用嫦娥四號任務兩天內(nèi)多窗口的發(fā)射機會,降低發(fā)射實施風險,火箭系統(tǒng)開展了技術創(chuàng)新,在低溫加注后可以適應2天內(nèi)多個發(fā)射窗口的發(fā)射要求。
“這在國內(nèi)尚屬首次?!敝袊教炜萍技瘓F一院火箭系統(tǒng)總設計師陳閩慷說。
億萬雙手,托舉“嫦娥”,億萬顆心,牽掛“嫦娥”。
在困難和挑戰(zhàn)面前,中國航天人用一次又一次生動的創(chuàng)新實踐,詮釋了創(chuàng)新對于實現(xiàn)夢想的關鍵意義。
“驚天一落”
經(jīng)過約38萬公里、26天的漫長飛行,2019年1月3日, 嫦娥四號成功著陸在了月球背面東經(jīng)177.6度、南緯45.5度附近的預選著陸區(qū),月球背面真正意義上第一次成功留下了人類探測器的身影。
落月后,通過“鵲橋”中繼星“牽線搭橋”,嫦娥四號探測器進行了太陽翼和定向天線展開等多項工作,建立了定向天線高碼速率鏈路,順利實現(xiàn)了月背和地面穩(wěn)定通信的“小目標”。
11時40分,嫦娥四號獲取了月背影像圖并傳回地面。這是人類探測器在月球背面拍攝的第一張圖片。
作為整個探月工程“繞、落、回”三步走戰(zhàn)略中第二步的關鍵組成,嫦娥四號的一小步,無疑是整個人類太空探索史上的一大步。
嫦娥四號在月球背面成功著陸的消息傳開,成為“驚天一落”。
美國太空探索技術公司創(chuàng)始人埃隆·馬斯克也第一時間向中國探月取得的成功點贊祝賀。
嫦娥四號的著陸區(qū)月球南極-艾特肯盆地是太陽系中已知最大的撞擊坑之一,也被公認為月球上最老、最深的撞擊盆地。
到月球背面開展低頻射電天文觀測,是全世界天文學家夢寐以求的事情,可以填補射電天文領域在低頻觀測段的空白。
中科院月球與深空探測總體部主任鄒永廖說,月球背面具有獨特性質(zhì),嫦娥四號著陸地是從未實地探測過的處女地。月球車在月背行走時,還可以獲取綜合地質(zhì)剖面,將是國際首創(chuàng)。