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嫦娥四號
鎖定
嫦娥四號(Chang'e 4),是中國探月工程二期發射的月球探測器,也是人類第一個着陸月球背面的探測器;實現了人類首次月球背面軟着陸和巡視勘察,意義重大,影響深遠
[1-2]
。
嫦娥四號於2018年12月8日發射升空;於2018年12月12日完成近月制動,被月球捕獲;於2019年1月3日在月球背面預選區着陸
[3]
;於2019年1月11日與“玉兔二號”完成兩器互拍工作
[4]
。
- 中文名
- 嫦娥四號
- 外文名
- Chang'e 4
- 所屬國家
- 中國
- 發射日期
- 2018年12月8日02時23分
- 着陸日期
- 2019年1月3日10時26分
- 着陸地點
- 南極—艾特肯盆地馮·卡門撞擊坑
- 總設計師
- 孫澤洲
嫦娥四號研製運行
2016年1月14日,嫦娥四號任務通過探月工程重大專項領導小組審議,並進行實施。
2018年5月21日,中國在西昌衞星發射中心用長征四號丙運載火箭,成功將探月工程嫦娥四號任務鵲橋號中繼星發射升空。
2018年5月25日,探月工程嫦娥四號任務“鵲橋”中繼星成功實施近月制動,進入月球至地月拉格朗日L2點的轉移軌道。
2018年6月14日,探月工程嫦娥四號任務“鵲橋”中繼星成功實施軌道捕獲控制,進入環繞距月球約6.5萬公里的地月拉格朗日L2點的Halo使命軌道,成為世界首顆運行在地月L2點Halo軌道的衞星。
2018年6月14日,中繼星“鵲橋”進入使命軌道。
嫦娥四號任務“玉兔二號”月球車和着陸器分別於2022年7月5日19時14分和7月6日6時整完成休眠設置,完成第44月晝工作,進入第44月夜休眠。月球車累計在月球背面行駛里程1239.88米。
[40]
嫦娥四號飛行任務
嫦娥四號飛行計劃
1、提前發射中繼星,並使其進入預定軌道,後通過火箭發射嫦娥四號。
2、嫦娥四號完成地月轉移、近月制動、環月飛行任務。
嫦娥四號主要任務
1、開展月表地形地貌與地質構造、礦物組成和化學成分、月球內部結構、地月空間與月表環境等探測活動,建成基本配套的月球探測工程系統。
2、對月球背面,尤其是太陽系內已知最大的隕石坑進行探測。
3、嘗試月球背面的中繼通訊。
嫦娥四號任務目標
- 工程目標
1、研製發射月球中繼通信衞星,實現國際首次地月拉格朗日L2點的測控及中繼通信;
- 科學目標
1、開展月球背面低頻射電天文觀測與研究;
2、開展月球背面巡視區形貌、礦物組份及月表淺層結構探測與研究;
嫦娥四號任務特點
1、嫦娥四號需在月球背面完成科學目標。
2、嫦娥四號任務的工程目標鎖定在兩個“首次”。
3、嫦娥四號攜帶8台有效載荷帶往月球背面馮·卡門撞擊坑。
4、嫦娥四號需應對月球背面崎嶇的地形,實現難度較大的精確控制。
嫦娥四號着陸數據
2022年1月3日消息,2019 年1月3日,嫦娥四號探測器成功着陸在月球背面南極-艾特肯盆地內的馮卡門撞擊坑底部,開展人類歷史上首次月背探測。據探月與航天工程中心公佈的數據,嫦娥四號鵲橋中繼星在軌飛行 1322 天;巡視器、着陸器月背工作 1096 天;累計獲得探測數據 3780GB;玉兔二號月球車行程 992.33 米。
[33]
2022年1月6日,玉兔二號月球車行駛里程突破1000米,達到1003.9米。處於第38月晝工作期,工況正常。
[34]
2022年7月,嫦娥四號任務“玉兔二號”月球車和着陸器分別於7月5日19時14分和7月6日6時整完成休眠設置,完成第44月晝工作,進入第44月夜休眠。月球車在月球背面累計行駛里程1239.88米。
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嫦娥四號國際合作
嫦娥四號科學數據
嫦娥四號系統組成
嫦娥四號系統綜述
嫦娥四號主要系統
名稱 | 介紹 | 概念圖 |
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中繼星 | 命名為“鵲橋”。根據嫦娥四號月球背面軟着陸探測任務的需求,鵲橋與運載火箭在地月轉移軌道分離後,需要利用自身的推進系統實現到地月L2平動點的轉移,完成繞地月L2平動點暈(Halo)任務軌道的捕獲和修正,並在該軌道上長期穩定運行;鵲橋要提供月球背面的嫦娥四號着陸器、巡視器與地面站之間的前向/返向的時和延時中繼通信,衞星的在軌工作壽命要達到3年以上。 | |
着陸器 | 嫦娥四號着陸器任務過程包括:發射段、地月轉移段、環月段、動力下降段、月面工作段5個部分,在前三個階段,測控通信系統通過直接對地鏈路完成測控任務。 後兩個任務階段需在月球背面執行,需要中繼衞星為其提供中繼轉發服務,配合完成相關探測任務。 | |
巡視器 | 命名為“玉兔二號”。嫦娥四號巡視器的總體方案繼承了嫦娥三號巡視器的方案,分為移動、結構與機構、制導導航與控制(GNC)、綜合電子、電源、熱控、測控數傳和有效載荷共8個分系統。巡視器的構型仍為箱板式結構,巡視器移動狀態的構型。 | |
嫦娥四號運載系統
嫦娥四號發射系統
嫦娥四號測控系統
嫦娥四號地面應用
2024年3月20日8時31分,探月工程四期鵲橋二號中繼星由長征八號遙三運載火箭在中國文昌航天發射場成功發射升空。鵲橋二號中繼星作為探月工程四期後續任務的“關鍵一環”,將架設地月新“鵲橋”,為嫦娥四號、嫦娥六號等任務提供地月間中繼通信。
[46]
2024年3月25日0時46分,鵲橋二號中繼星經過約112小時奔月飛行,在距月面約440公里處開始實施近月制動,約19分鐘後,順利進入環月軌道飛行。後續,鵲橋二號中繼星將通過調整環月軌道高度和傾角,進入24小時週期的環月大橢圓使命軌道,按計劃開展與嫦娥四號和嫦娥六號的對通測試。
[47]
4月6日,鵲橋二號中繼星成功與正在月球背面開展探測任務的嫦娥四號完成對通測試。
[48]
嫦娥四號技術創新
嫦娥四號關鍵技術
1、採用新型設計方案,為核心部件石英撓性加速度計打造全新的配套電路,提高了其可靠性。
2、γ關機敏感器在近月環境下精確測距,精準關閉軌道控制和姿態控制發動機,有效保障嫦娥四號的首次月背軟着陸的成功。
3、採用連接解鎖機構,讓玉兔二號與嫦娥四號着陸器精準分離,踏上月球開展科研任務。
4、定製了兩種電動機,一種用於車輪驅動和轉向驅動的電動機,另一種則用於機械臂分系統關節驅動的電動機。
嫦娥四號技術突破
1、首次實現月球背面軟着陸與巡視探測;
2、首次實現月球背面與地球的中繼測控通信;
3、首次實現當時月球背面着陸器和月球軌道微衞星的甚低頻科學探測,運載火箭多窗口、窄寬度發射和入軌精度達到國際先進水平;
4、首次進行超地月距離的激光測距技術試驗;
5、首次在月面開展生物科普展示;
嫦娥四號科學試驗
1、利用測月雷達就位探測數據,首次揭示了月球背面着陸區域地下40米深度內的地質分層結構,闡述了其物質組分與演化機制。
2、利用紅外成像光譜儀的就位光譜探測數據,成功揭示了月球背面的物質組成,驗證了月幔富含橄欖石,加深了人類對月球形成與演化的認識。
3、利用中性原子探測儀對月表環境能量中性原子的探測數據,得到了能量中性粒子在月球表面通量能譜,證實了能量中性粒子的能量與入射太陽風的速度有很強的相關性。
嫦娥四號科研成果
月球背面巡視區形貌和礦物組份研究
1、利用“玉兔二號”月球車搭載的可見和近紅外光譜儀、全景相機及測月雷達等數據,對着陸區光譜、石塊分佈、淺層結構等進行分析,獲得着陸區形貌,物質礦物組成、來源及特性等科學結論。
2、首次通過原位探測直接得到月球深部物質組成,揭示月球背面,特別是南極艾特肯盆地複雜的撞擊歷史,對月壤的形成與演化模型提供關鍵證據,為日後南極着陸和巡視探測選址等提供重要參考。
月球背面巡視區月表淺層結構研究
1、根據嫦娥四號着陸器測月雷達和相機數據以及其他多源數據,研究建立嫦娥四號着陸區地層剖面及多期次濺射物覆蓋關係。
2、着陸區濺射物累加厚度約70米,表面為芬森撞擊坑濺射物;在巡視區深度40米範圍內,存在3種不同地層單元,包括12米範圍內的細粒月壤層、12米至24米的碎石層和24米至40米的濺射物沉積和風化產物層。
結果首次揭開月球背面地下結構的神秘面紗,極大地提高人類對月球撞擊和火山活動歷史的理解,為月球背面地質演化研究帶來新的啓示。
月面中子及輻射劑量、中性原子研究
1、利用嫦娥四號着陸器月表中子與輻射劑量探測儀和中性原子探測儀探測數據,獲得月表高能粒子輻射環境譜、月表中性原子能譜結構和反照率。
2、月表中子輻射劑量率比空間站內部高1至2倍,輻射劑量當量高1倍左右。證實初級銀河宇宙射線撞擊月球表面,產生反照質子(最早在美國環月軌道器上被發現,此次在月表得到了實地驗證)。
3、成果為開展太陽風與月表微觀相互作用研究提供重要支撐,促進對月表輻射風險的認知,為未來月球航天員所受月表輻射危害估算及輻射防護設計提供重要參考。
月基低頻射電天文觀測與研究
1、利用嫦娥四號着陸器平台的低頻射電頻譜儀,在月球背面首次成功開展低頻射電天文觀測,獲得大量有效觀測數據。
2022年5月5日,月球探測工程地面應用系統公開發布嫦娥四號第二十六批科學數據,由地面應用系統提供,包括嫦娥四號着陸器和巡視器(玉兔二號月球車)上所搭載的3台科學載荷在第三十月晝(2021.05.05~2020.05.19)期間獲取的科學數據,共計93個數據文件,數據總量2092.05 MB。
[38]
2022年7月,嫦娥四號最新研究成果公佈,近日,中國科學家團隊分析玉兔二號月球車獲取的數據發現,在月球最大的撞擊盆地南極-艾肯盆地底部,作為月殼主要礦物的斜長石含量超過了60%,因此認為月殼是這一成分異常區域的主要物質來源。這一發現對於後續探測和研究月球提供了新的依據。
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嫦娥四號所獲榮譽
項目(團隊)名稱 | 所獲獎項 |
---|---|
中國嫦娥四號探月任務 | 2019年度第三屆國際月球村研討會優秀探月任務 |
2020年度美國航天基金會金獎 | |
嫦娥四號任務團隊 | 2019年度英國皇家航空學會團隊金獎 |
嫦娥四號工程 | 2020年國家科學技術進步獎特等獎 |
嫦娥四號總體評價
嫦娥四號任務的立項實施是黨中央對發展航天事業、建設航天強國作出的重大決策,是落實總書記“推動空間科學、空間技術、空間應用全面發展”指示精神的具體行動,是備受世界矚目的中國航天重大工程,是航天領域開放合作的示範工程,是月球探測領域承上啓下的標誌性工程,具有重大政治意義和現實意義
[29]
。(時任國家國防科技工業局副局長張克儉 評)
嫦娥四號任務的圓滿成功,在人類歷史上首次實現了航天器在月球背面軟着陸和巡視勘察,首次實現了地球與月球背面的測控通信,在月球背面留下了中國探月的第一行足跡,揭開了古老月背的神秘面紗,開啓了人類探索宇宙奧秘的新篇章
[30]
。(中華人民共和國中央人民政府 評)
- 參考資料
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