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嫦娥四号为何凌晨发射?需绕月飞行大半个月?
2018-12-08 14:28:43 来源: 央视网
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        今天(12月8日) 02时23分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器,开启了月球探测的新旅程。

        央视记者 王刚:在我身后的就是长征三号乙运载火箭,现在发射塔架已经完全打开,再过几分钟,嫦娥四号探测器将升空,开启人类首次月球背面软着陆探测之旅。

        火箭升空后,地面测控人员全程跟踪测量,经过约19分钟的飞行后,星箭开始分离。

        央视记者 李厦:在大屏幕上我们看到火箭和探测器顺利实现了分离,这一刻也标志着我国月球探测一段新的旅程正式开启。

        西昌卫星发射中心主任 张学宇:现在我宣布,此次发射任务取得圆满成功。

        嫦娥四号探测器后续将经历地月转移、近月制动、环月飞行,最终实现月球背面软着陆,开展月球背面就位探测及巡视探测,并通过已在使命轨道运行的“鹊桥”中继星,实现月球背面与地球之间的中继通信。

        西昌卫星发射中心副部长 李本琪:如果往月球背面的话,就涉及到整个测控在中继以后有一些延时,这些延时对我落月和图像传输会不会有一些影响,我们嫦娥四号这么做也为将来的月球探测积累更多的一些经验。

        探月工程嫦娥四号任务新闻发言人 于国斌:每个环节可以说风险还是非常大的,未来还有将近30天的时间才能够完成在月球背面着陆。

        嫦娥四号任务将瞄准两大目标,一是研制发射月球中继通信卫星,实现国际首次地月拉格朗日L2点的测控及中继通信;二是研制发射月球着陆器和巡视器,实现国际首次月球背面软着陆和巡视探测。在科学探测方面,嫦娥四号探测器将开展月球背面低频射电天文观测与研究等任务。

        探月工程嫦娥四号任务新闻发言人 于国斌:特别是利用月球背面电磁环境洁净的特点,将实现月球背面低频的天文观测,这个将实现0.1到40兆的低频频段的观测,在世界上也将是首次。

        同时,嫦娥四号任务还开展了4项科学载荷方面的国际合作,搭载了3项由国内高校研制的科学技术试验项目。

        为相会半夜启程 绕月行等“天明”

        “嫦娥四号”任务虽然整个过程将历时一个多月,但“嫦娥四号”的出发时间和降落时间都有着精准到分秒的设计,来保证这次人类首次月背软着陆任务的圆满成功。

        为何选择在凌晨发射?

        在我国探月工程中,“嫦娥四号”探测器与“嫦娥三号”一样,都选择了在凌晨发射,这是由于它们都要着陆到月球,而和月球交会的时间和落月的时间都是受到约束的。

        航天科技集团五院 嫦娥四号总设计师 孙泽洲:探测器要成为月球的卫星,然后再着陆到月球上去,其实它跟月球是个交会的过程。这个机会是很短暂和唯一的。因为就交会两条路过来的这两个物体,它只有在这个时候做一个相对的减速,它俩才能成为一体。

        为何要绕月飞行大半个月?

        所以,经过精确计算,“嫦娥四号”的发射时间定在了凌晨。而跨越万里来到月球后,“嫦娥四号”却并不着急着陆,它绕月飞行的时间比“嫦娥三号”要多出十几天,这又是为什么呢。

        航天科技集团五院 嫦娥四号总设计师 孙泽洲:我们希望在(着陆区当地)上午的时候着陆到月面。我们第一次近月制动之后,这轨道面到我们着陆区上方的时候,正好是着陆区的晚上。

        孙泽州介绍,为了让探测器落到月球上就能得到充分的太阳光能以便展开工作,就需要在月球的白天着陆。由于月球自转的周期刚好是28天,也就是说在月球上的“一天”相当于地球上的一个月,所以在月球黑夜开始绕月飞行的“嫦娥四号”探测器就要等上大约半个月,才能让它赶在月球的白天实施着陆。

        从月球背面探索宇宙的奥秘

        “嫦娥四号”探测器将实现世界首次月球背面的软着陆和巡视探测,那么我们为什么要去探索月球背面?“嫦娥四号”又将在那里完成哪些科学任务呢?

        增加设备 获得月背多个一手数据

        “嫦娥四号”原本是“嫦娥三号”的备份,因此也继承了“嫦娥三号”上的全景相机、测月雷达、地形地貌相机等科学探测设备。同时,增加了一台低频射电频谱仪,科学家们希望能在对月球背面的探测中获得多个第一手的数据。

        航天科技集团五院 嫦娥四号总设计师 孙泽洲:月球(背面)可以很好地屏蔽地球本身的低频辐射,可以给他创造一个相对好的低频的环境,噪声相对比较低,它就可以更有效的来探测宇宙间太阳发过来的低频的探测信号。

        搭载四台国际载荷 共享科学数据

        除了我国自主研制的主载荷外,“嫦娥四号”任务还与荷兰、沙特、德国以及瑞典等国家合作搭载了4台国际载荷,这在我国探月工程中也是首次。通过国际合作,在降低成本的同时,共享更多的科学数据。

        瑞典航天局太阳系统科学部部长 约翰·科勒:我们的载荷是要测量太阳风和月球背面的月表的相互作用,这将会是拓展人类对太阳系认知的重要机会。中国是目前唯一在进行月球探测的国家,这对我们是一次难得的机会。

        月表生物实验 有望开出“第一朵花”

        此外,“嫦娥四号”任务还将试验性地开展月基密闭环境下的生物科普试验。搭载了马铃薯种子、拟南芥种子以及昆虫卵到达月球表面进行栽培和孵化,目标是在月球表面实现动植物的一个生命周期,搭载的两种植物种子将生根发芽,有望开出月球表面第一朵花,这也将是人类第一次在月球表面进行生物实验。

        多项技术确保嫦娥四号准时奔月

        由于地球和月球位置关系在不断变化,此次“嫦娥四号”奔月的轨道高度,从“嫦娥三号”时的38万公里提升到了42万公里,不仅如此,这条更远的奔月路,对火箭的可靠性和适应性也提出了更高的要求。

        抓住窗口期 一年仅一次

        要想让嫦娥四号顺利地和月球交会,就要在特定的时间把它发射上去,这个发射时间也叫做发射窗口。由于要考虑到地球和月球之间相互运动的关系,嫦娥四号的发射窗口设定在了12月8日-9日两天。

        西昌卫星发射中心副总工程师 庄轲:(发射窗口)主要是基于探月轨道的特殊性设计的,我们从地球上往月球这个轨道飞,一年就只有这么一个窗口期,如果错开了这次窗口,就得等到明年了。

        每天两个 一共四个发射窗口

        同时,发射窗口的设定还要考虑探测器的飞行轨迹、发射场位置和火箭运载的能力,这让发射窗口的选择需要精确到秒。为了确保在最合适的这两天把“嫦娥四号”发射出去,火箭系统为“嫦娥四号”设置了每天两个,一共四个发射窗口。

        航天科技集团一院长三乙遥三十火箭总指挥 金志强:我们要从几百条弹道(发射轨道)中去优选出最佳的弹道(发射轨道)来适合于任务的需要。第一个窗口的话,有效的发射时间只有两分钟,那么这两分钟之内你没打出去,还有一个窗口是一分钟,那么第二天也是这样。

        更改技术65项 提升火箭可靠性

        采用不同的发射轨道来应对多个发射窗口,这样就可以有效降低发射风险。然而此次选择的四个窗口时间间隔很近,这首先要求长三乙火箭本身非常可靠。

        航天科技集团一院长三乙遥三十火箭总指挥 金志强:如果临时某个产品出问题,你要来更换,那么在这么短的时间之内,可能你就来不及了。那么必须做到你的产品可靠性非常好。相对嫦娥三号任务,我们这次关于技术状态更改方面有65项,确保它的可靠性提升。

        推迟24小时 仍具备发射能力

        那么如果确实需要推迟发射,长三乙火箭能否适应发射窗口的变化呢?由于长三乙火箭是使用了一部分的液氢、液氧低温燃料,按照传统的操作模式,一旦第一天没能发射,重新组织发射需要一周以上时间,这就肯定要错过发射窗口。

        航天科技集团一院长三乙遥三十火箭总指挥 金志强:低温加注以后,能不能够坚持24小时?我们专门针对这个问题,进行了很多的技术研究和攻关,提出了一个叫做低温推进剂加注以后,推迟24小时具备发射这种能力。

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【纠错】 责任编辑: 吕芮光
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