（原標(biāo)題：人類首次,！嫦娥四號(hào)為啥能在月球上干成這件大事?）

1月11日下午,，探月工程傳來(lái)捷報(bào)，嫦娥四號(hào)任務(wù)取得圓滿成功,，在人類歷史上首次實(shí)現(xiàn)了航天器在月球背面軟著陸和巡視勘察,，首次實(shí)現(xiàn)了月球背面與地球的測(cè)控通信，揭開了古老月背的神秘面紗,，在月球背面留下了人類探月的第一行足跡,，開啟了人類探索宇宙奧秘的新篇章。而這是中國(guó)航天科技人員,，不畏高風(fēng)險(xiǎn)和高難度,，攻堅(jiān)克難，勇于創(chuàng)新的結(jié)果,。

今天下午,，舉世矚目的嫦娥四號(hào)探測(cè)器的著陸器和玉兔二號(hào)巡視器順利實(shí)現(xiàn)互拍，并傳回照片,，標(biāo)志著嫦娥四號(hào)任務(wù)取得圓滿成功,。過(guò)去一周多時(shí)間，嫦娥四號(hào)成為全世界的焦點(diǎn),。

距離地球40多萬(wàn)公里的月球背面,，被稱為“秘境中的秘境”，公元2019年沉寂了億萬(wàn)年的月球背面第一次迎來(lái)了地球訪客,。北京時(shí)間1月3日上午10時(shí)26分,，中國(guó)人研制的嫦娥四號(hào)探測(cè)器，順利降落在月球背面馮·卡門撞擊坑內(nèi)預(yù)定的著陸區(qū)里,。

11時(shí)40分,，嫦娥四號(hào)傳回世界上第一張近距離拍攝的月背影像圖，人類第一次近距離揭開了古老月背的神秘面紗。

順利著陸11個(gè)多小時(shí)后,，嫦娥四號(hào)著陸器與玉兔二號(hào)巡視器成功分離,，玉兔二號(hào)巡視器——也就是月球車順利駛抵月背表面。玉兔二號(hào)是人類送上月球的第7輛月球車,，也是第一輛在月球背面行駛的月球車,。

嫦娥四號(hào)成功著陸月球背面的消息發(fā)布，引起了國(guó)際主流媒體和國(guó)際航天專家的高度關(guān)注,。美聯(lián)社,、路透社、法新社等國(guó)際主流通訊社也紛紛以“人類首次”來(lái)描述嫦娥四號(hào)成功著陸月球背面的消息,。英國(guó)《衛(wèi)報(bào)》也把這次著陸定義為“人類太空探索的巨大飛躍”,。美國(guó)國(guó)家航空航天局局長(zhǎng)布里登斯廷第一時(shí)間發(fā)表推文，祝賀中國(guó)嫦娥四號(hào)成功著陸月球背面,，并指出這是人類首次,，更是一項(xiàng)“令人印象深刻的成就”。

美國(guó)休斯敦大學(xué)教授,，太空建筑中心負(fù)責(zé)人奧莉佳·巴諾娃說(shuō)：“中國(guó)嫦娥四號(hào)成功登陸月球背面的消息,，絕對(duì)是人類航天史上的一大重要成就，這次的行動(dòng)將能揭開月球背面神秘的面紗,，所以這是個(gè)非常重要的成就,。”

月球背面對(duì)于人類而言,，有許多未知等待著解答,。由于被地球潮汐鎖定，地球強(qiáng)大的引力讓月球總是一面朝向地球,，所以人類在地球上只能看見月球的正面,，背面則看不見。人類探測(cè)器要想安全著陸月球背面,，最大的挑戰(zhàn)就是月球背面復(fù)雜的地形,。月球背面分布著大量的撞擊坑、環(huán)形山,，山峰起伏,，崎嶇不平，可供選擇的理想的平坦著陸區(qū)非常少,。嫦娥四號(hào)研制團(tuán)隊(duì)根據(jù)工程要求,，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)多個(gè)月對(duì)月背地形的研究分析，最終選擇月球背面南極艾特肯盆地內(nèi)的馮·卡門撞擊坑作為預(yù)定的著陸地點(diǎn),。

航天科技集團(tuán)五院嫦娥四號(hào)著陸器總體主任設(shè)計(jì)師李飛說(shuō)：“嫦娥三號(hào)在月球正面,，地形地貌相對(duì)比較平坦,，當(dāng)時(shí)選擇了一個(gè)長(zhǎng)360余公里，寬90公里的大面積平坦區(qū)域,。到了嫦娥四號(hào),，最終選擇在馮·卡門撞擊坑的東南側(cè),，在坑的邊緣以及中央峰中間選擇了一個(gè)相對(duì)平坦的區(qū)域,，最終選定在50余公里乘30公里這樣一個(gè)面積，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于嫦娥三號(hào)正面著陸區(qū)范圍,?！?/p>

馮·卡門撞擊坑是月球背面最古老的撞擊坑之一，經(jīng)過(guò)幾十億年的風(fēng)化,，在地形復(fù)雜的月球背面,，已是相對(duì)比較平坦的區(qū)域了。這里的緯度和嫦娥三號(hào)著陸區(qū)的緯度比較接近,，因?yàn)椤版隙鹚奶?hào)”是“嫦娥三號(hào)”的備份,，設(shè)備參數(shù)基本一致，選擇相同緯度有利于嫦娥四號(hào)進(jìn)行軟著陸,。同時(shí),，科學(xué)家推測(cè)，馮卡門撞擊坑由于歷史悠久,，可能留存了月球形成和太陽(yáng)系起源的痕跡,，有著很大的科學(xué)探測(cè)價(jià)值。

探月工程總設(shè)計(jì)師,、中國(guó)工程院院士吳偉仁說(shuō)：“撞擊坑很深,，而且又很大，直徑是180公里,，科學(xué)家認(rèn)為坑撞擊以后,，把月幔、月殼里面的東西給撞出來(lái)了,，這是最有研究?jī)r(jià)值的,，因此決定到這個(gè)坑里面去探測(cè)，我們總要找科學(xué)探測(cè)的最大值,?！?/p>

嫦娥四號(hào)的著陸區(qū)面積不到嫦娥三號(hào)著陸區(qū)面積的5%，嫦娥四號(hào)要想準(zhǔn)確飛向這個(gè)小小的著陸區(qū),，最大的難點(diǎn)是提高著陸精度,，而控制著陸精度的最關(guān)鍵一步，是選準(zhǔn)在環(huán)繞月球軌道上開始下降的那個(gè)初始點(diǎn),。

航天科技集團(tuán)五院嫦娥四號(hào)著陸器總體副主任設(shè)計(jì)師周文艷說(shuō)：“下降的初始點(diǎn)與嫦娥三號(hào)相比,，嫦娥三號(hào)的落點(diǎn)范圍比較大，它可以允許在十幾度的范圍內(nèi)變化。而嫦娥四號(hào)著陸范圍落點(diǎn)精度要求比較高,，對(duì)于這個(gè)點(diǎn)只允許有零點(diǎn)幾度的偏差,。為了到達(dá)這個(gè)初始點(diǎn)我們計(jì)算了成千上萬(wàn)條軌道，并從中選擇了一條適合工程約束能量最省的軌道,，并在飛行中對(duì)它進(jìn)行不斷調(diào)整,，讓它精確地到達(dá)這個(gè)初始點(diǎn)?！?/p>

下降初始點(diǎn)距離月球背面高度為15公里,，從動(dòng)力下降指令發(fā)出到著陸，只有短短的720秒,，嫦娥四號(hào)要經(jīng)歷主減速,、快速調(diào)整、接近,、懸停,、避障等多個(gè)環(huán)節(jié)，由于速度快,，飛行距離短,，地面指令的上傳速度跟不上嫦娥四號(hào)速度和位置的變化，所以這一階段嫦娥四號(hào)完全是自主控制,、自主躲避障礙物,、自主選擇理想著陸地點(diǎn)。這一階段,，嫦娥四號(hào)可能遇到的最大風(fēng)險(xiǎn)是撞到山峰或者掉到坑里,。為了應(yīng)對(duì)這個(gè)挑戰(zhàn)，嫦娥四號(hào)研制團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了新的自主導(dǎo)航控制著陸的策略,。

航天科技集團(tuán)五院嫦娥四號(hào)制導(dǎo)導(dǎo)航與控制系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師關(guān)軼峰說(shuō)：“嫦娥三號(hào)整個(gè)著陸過(guò)程是一個(gè)相對(duì)來(lái)說(shuō)傾斜下降的過(guò)程,，嫦娥四號(hào)由于月球背面山峰林立，為了保障著陸器下降過(guò)程中不撞到月球山上,，所以類似于定點(diǎn)跳傘著陸,。發(fā)動(dòng)機(jī)在15公里開機(jī)進(jìn)行減速制動(dòng)，減速過(guò)程自動(dòng)到馮卡門撞擊坑上方后,，它的水平速度基本消除了,，大概在6公里以后，整個(gè)探測(cè)器垂直往下降落,?！?/p>

航天科技集團(tuán)五院嫦娥四號(hào)探測(cè)器系統(tǒng)項(xiàng)目執(zhí)行總監(jiān)張熇說(shuō)：“第一張是那張，還沒(méi)有巡視器的監(jiān)視像機(jī)C拍的,，大家能看到前面不遠(yuǎn)處就有一個(gè)坑,，那個(gè)坑大概離著陸點(diǎn)有20米左右,，說(shuō)明避障很好發(fā)揮了作用。因?yàn)槿绻粋€(gè)著陸腿踩到坑邊,，可能就會(huì)翻了,，還是覺得很自豪，我們終于找到很好的著陸點(diǎn),?！?/p>

嫦娥四號(hào)要順利完成月球背面軟著陸和巡視勘察，還面臨著一個(gè)最大的障礙,，那就是通訊難題,。由于地球與月球背面之間無(wú)法直接通信，必須采用中繼星中繼的方式,。為此，我國(guó)發(fā)射了世界首顆地月中繼通信衛(wèi)星“鵲橋號(hào)”,，承擔(dān)起嫦娥四號(hào)在月球背面和地球通信的任務(wù),。

航天科技集團(tuán)五院嫦娥四號(hào)中繼星總設(shè)計(jì)師張立華說(shuō)：“在月球軌道上或者是除了地球軌道以外，鵲橋應(yīng)該說(shuō)是第一個(gè)專用的中繼通訊衛(wèi)星--它離月球背面的著陸器和巡視器,，距離也是比較遠(yuǎn)的,，最遠(yuǎn)達(dá)到了近8萬(wàn)公里，在這樣遠(yuǎn)的通訊距離下如何保證中繼通訊性能,，應(yīng)該說(shuō)也是我們面臨的一個(gè)挑戰(zhàn),。”

由于中繼星接收信號(hào)的能力無(wú)法與裝備大口徑天線的地面測(cè)控站相比,，加之距離月球遙遠(yuǎn),，接收信號(hào)非常微弱，不到手機(jī)信號(hào)的萬(wàn)分之一,，數(shù)據(jù)傳輸速率碼數(shù)也非常低,。在研制過(guò)程中，科研人員一度面臨信號(hào)解調(diào)質(zhì)量差的難題,。

航天科技集團(tuán)五院嫦娥四號(hào)中繼通信載荷技術(shù)負(fù)責(zé)人張愛兵說(shuō)：“為了解決這個(gè)問(wèn)題我們采用了新的算法,，測(cè)試應(yīng)該都是上千次測(cè)試?！?/p>

這次嫦娥四號(hào)探測(cè)器攜帶的巡視器月球車被命名為玉兔二號(hào),，和嫦娥三號(hào)攜帶的玉兔號(hào)月球車相比有了不少改進(jìn)。玉兔號(hào)月球車在落月后的第二個(gè)月晝時(shí),，出現(xiàn)了突發(fā)故障,，累計(jì)只行駛了110多米。

探月工程總設(shè)計(jì)師,、中國(guó)工程院院士吳偉仁說(shuō)：“我在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)動(dòng)有關(guān)系統(tǒng),、工作人員,、科研技術(shù)人員一起千方百計(jì)搶救，但是最后沒(méi)有搶救過(guò)來(lái),，感到很遺憾,。整個(gè)工程很成功，但是留下瑕疵,，這也反映出我們對(duì)月球環(huán)境的認(rèn)識(shí)還不深入,。主要是有一些外露的電纜經(jīng)過(guò)高溫低溫以后，電纜表面催化,，在行駛過(guò)程中剮蹭出現(xiàn)短路,。”

針對(duì)玉兔號(hào)出現(xiàn)的故障,，這次玉兔二號(hào)進(jìn)行了有針對(duì)性的改進(jìn),。不但電纜綁扎得更加精細(xì)，而且還采取了故障隔離的設(shè)計(jì),。

航天科技集團(tuán)五院嫦娥四號(hào)探測(cè)器系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師孫澤洲說(shuō)：“一個(gè)點(diǎn)上出現(xiàn)問(wèn)題后,，我們要系統(tǒng)做有效隔離。有效隔離就是不要把這個(gè)故障進(jìn)一步擴(kuò)大,，使它影響只控制在小的區(qū)域,。這樣系統(tǒng)能夠承受到一個(gè)區(qū)域，一個(gè)范圍之內(nèi),，相當(dāng)于我們家里用電,，不能由于一家出現(xiàn)短路，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)不能用,?！?/p>

由于月背地形復(fù)雜，科研人員最擔(dān)心玉兔二號(hào)與地面失去聯(lián)系,。為此,，科研人員對(duì)玉兔二號(hào)的自主能力也進(jìn)行了升級(jí)，包括自主休眠,，自主地應(yīng)對(duì)光照的遮擋,。低溫或失聯(lián)的狀態(tài)下就先“睡會(huì)”，太陽(yáng)出來(lái)再工作,。

目前,，嫦娥四號(hào)著陸器和玉兔二號(hào)巡視器上搭載的科學(xué)儀器都陸續(xù)開始工作，包括科學(xué)家們特別看好的低頻射電頻譜儀,。因?yàn)檫@里常年背對(duì)地球,，可以屏蔽來(lái)自地球的無(wú)線電信號(hào)干擾，為利用宇宙低頻輻射研究太陽(yáng),、行星及太陽(yáng)系外天體提供可能,。

航天科技集團(tuán)五院嫦娥四號(hào)探測(cè)器系統(tǒng)項(xiàng)目執(zhí)行總監(jiān)張熇說(shuō)：“空間的低頻射電觀測(cè)也是天文學(xué)家夢(mèng)寐以求的一個(gè)探測(cè)方式,，國(guó)際上美國(guó)人發(fā)了兩顆衛(wèi)星，當(dāng)然不僅只做低頻射電觀測(cè),，而是做整個(gè)太陽(yáng)其他的一些觀測(cè),，經(jīng)費(fèi)應(yīng)該在20多億人民幣量級(jí)上。我們嫦娥四號(hào)到背面,，首先是環(huán)境比軌道上測(cè)低頻射電更好,，同時(shí)也是在經(jīng)費(fèi)非常有限的情況下實(shí)現(xiàn)載荷，應(yīng)該說(shuō)也是一個(gè)比較大的創(chuàng)新吧,?！?/p>

據(jù)了解，除了我國(guó)自主研制的科學(xué)載荷外,，嫦娥四號(hào)任務(wù)還與俄羅斯,、荷蘭、沙特,、德國(guó)以及瑞典等國(guó)家合作,，搭載了多臺(tái)國(guó)際載荷，這在我國(guó)探月工程中也是首次,。特別是針對(duì)美國(guó)國(guó)家航空航天局提出，利用美國(guó)正在月球軌道上運(yùn)行的LRO衛(wèi)星,，來(lái)觀測(cè)嫦娥四號(hào)的著陸活動(dòng),，中方給予了合作。

探月工程總設(shè)計(jì)師中國(guó)工程院院士吳偉仁說(shuō)：“我們跟美國(guó)進(jìn)行了通力合作,，精確提供了我們的軌道數(shù)據(jù),，以及準(zhǔn)確的降落時(shí)間和準(zhǔn)確的降落地點(diǎn)。我們也希望他們以后能夠在這方面開展更加有效的合作,，我們歡迎他們隨時(shí)觀察嫦娥四號(hào)著陸器和月球車,。我覺得探月工程是和平事業(yè)，是人類共同的事業(yè),，我們應(yīng)該有這種合作的心胸和大國(guó)的姿態(tài),。”

嫦娥四號(hào)這次在月亮背面順利軟著陸,，標(biāo)志著中國(guó)已經(jīng)具備全月球到達(dá)能力,。工程任務(wù)圓滿成功后，嫦娥四號(hào)任務(wù)將轉(zhuǎn)入科學(xué)探測(cè)階段,，著陸器和巡視器將繼續(xù)開展就位探測(cè)和月面巡視探測(cè),。中國(guó)探月工程，分“繞,、落,、回”三期,，我們已順利走出了前兩步，下一步,，嫦娥五號(hào)將執(zhí)行“回”的任務(wù),。我們期待，嫦娥五號(hào)順利實(shí)現(xiàn)中國(guó)人第一次月面自動(dòng)采樣返回的任務(wù),。