嫦娥四號(hào)落月解讀——

　　揭秘月背之旅三大挑戰(zhàn)

　　1月3日,，嫦娥四號(hào)在舉世矚目之下成功踏上月球背面,，實(shí)現(xiàn)了人類探測(cè)器首次月背軟著陸,。此前,，嫦娥四號(hào)已經(jīng)飛越38萬(wàn)公里,，一路走來(lái),，歷盡艱辛,。

　　嫦娥四號(hào)探測(cè)器包括兩器一星,，即月球軟著陸探測(cè)器,、月面巡視探測(cè)器,、“鵲橋”中繼衛(wèi)星，飛行過(guò)程則包括發(fā)射,、地月轉(zhuǎn)移,、環(huán)月、動(dòng)力下降等階段,。這其中每一步面臨的挑戰(zhàn)都不可小覷,。

　　中國(guó)航天科技集團(tuán)八院嫦娥四號(hào)探測(cè)器系統(tǒng)副總指揮兼副總設(shè)計(jì)師張玉花表示，不管是地球與巡視器間的通信延時(shí),，還是月球背面著陸區(qū)的地形崎嶇,，抑或是沒(méi)有光照的漫長(zhǎng)月夜，都將考驗(yàn)嫦娥四號(hào)著陸器和巡視器,。好在,，落月這一步已經(jīng)順利走完。

　　挑戰(zhàn)一：至少數(shù)分鐘的通信延遲

　　月球的一面對(duì)著地球,，而另一面則永遠(yuǎn)背對(duì)著地球,。嫦娥四號(hào)任務(wù)與嫦娥三號(hào)任務(wù)的首要不同，就在于探測(cè)器降落地點(diǎn)由月球正面改為了月球背面,，這就使得探測(cè)器與地球的直接通信信號(hào)受到月球遮擋,，必須通過(guò)“鵲橋”中繼星進(jìn)行信號(hào)中轉(zhuǎn)。

　　2018年5月21日,，八院研制的長(zhǎng)征四號(hào)丙運(yùn)載火箭成功將“鵲橋”中繼星送入地月轉(zhuǎn)移軌道,，衛(wèi)星隨后進(jìn)入環(huán)繞地月L2點(diǎn)的使命軌道,，為后續(xù)著陸器、巡視器與地面站之間的測(cè)控和數(shù)據(jù)傳輸提供中繼服務(wù),。

　　隨之帶來(lái)的問(wèn)題是,，地球與巡視器間的通信延時(shí)大大增長(zhǎng)。

　　張玉花說(shuō),，在動(dòng)力下降過(guò)程中,，著陸器不能對(duì)地直接通信，只能通過(guò)中繼星進(jìn)行上下行操作,，這些都是此次任務(wù)的難點(diǎn),。

　　八院804所測(cè)控分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師汪瑩也提到，不同于嫦娥三號(hào)任務(wù)時(shí),，科研人員可以在監(jiān)控屏前實(shí)時(shí)觀察到巡視器對(duì)指令的執(zhí)行狀況,，此次從指令發(fā)出到行動(dòng)圖像傳回，至少有數(shù)分鐘的延遲,，對(duì)于巡視器的移動(dòng)和機(jī)構(gòu)活動(dòng)有較明顯的影響,。

　　科研人員為此計(jì)算并設(shè)定了巡視器每項(xiàng)行動(dòng)的最大耗時(shí)，連同每次行動(dòng)指令一同發(fā)送,，同時(shí)賦予巡視器一定的自主功能,，以便有效應(yīng)對(duì)可能的突發(fā)狀況。

　　汪瑩告訴記者,，與嫦娥三號(hào)巡視器相比,，嫦娥四號(hào)巡視器測(cè)控?cái)?shù)傳分系統(tǒng)不僅要承擔(dān)與著陸器的數(shù)據(jù)通信的功能，還要與中繼星進(jìn)行遙測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸,，這就要求測(cè)控?cái)?shù)傳分系統(tǒng)充分考慮冗余設(shè)計(jì),，提高系統(tǒng)可靠性。

　　挑戰(zhàn)二：漫長(zhǎng)月夜靠誰(shuí)供給能量

　　一個(gè)月夜相當(dāng)于地球上14天,。同時(shí),，月夜最低溫度可達(dá)到零下180攝氏度。

　　在沒(méi)有光照的漫長(zhǎng)黑夜里,，對(duì)于依靠太陽(yáng)能提供能量的嫦娥四號(hào)著陸器和巡視器,，如何憑借自身存儲(chǔ)的能量，安全度過(guò)月夜將是一個(gè)很大的挑戰(zhàn),。

　　科研人員提出休眠喚醒的概念：當(dāng)太陽(yáng)緩慢地升起時(shí),，著陸器和巡視器將開(kāi)始忙碌的14天工作——著陸器在原地實(shí)施科學(xué)探測(cè)，巡視器則“東奔西走”開(kāi)始探測(cè),。

　　而當(dāng)月夜降臨時(shí),，巡視器會(huì)為自己找好棲身之所，收起桅桿,，合上太陽(yáng)翼,，開(kāi)始休眠,。一直到太陽(yáng)照射到月球車太陽(yáng)翼的電池片上，喚醒“沉睡”的巡視器和著陸器,，開(kāi)啟又一次勘測(cè),。

　　探月工程太陽(yáng)電池電路負(fù)責(zé)人陳城透露，嫦娥四號(hào)采用了三結(jié)砷化鎵太陽(yáng)電池,，光電轉(zhuǎn)換效率大大提升,。而且，新電池降低了太陽(yáng)電池片的厚度,，為太陽(yáng)電池“減重”了10%,。

　　挑戰(zhàn)三：著陸區(qū)地形崎嶇撞擊坑大且密

　　嫦娥四號(hào)著陸區(qū)是位于月球背面南極-艾特肯盆地的馮·卡門撞擊坑。張玉花說(shuō),，嫦娥三號(hào)的虹灣著陸區(qū)整體地形平坦,，與之相比，嫦娥四號(hào)著陸區(qū)地形比較崎嶇,，撞擊坑大且分布密集,，這就對(duì)探測(cè)器著陸區(qū)的選擇和著陸精度提出了更高要求。

　　此外,，巡視器還要面對(duì)月球表面晝夜溫差變化大,、低重力環(huán)境以及細(xì)小微塵的污染等問(wèn)題。

　　比如,，月球重力只有地球的1/6,，科研人員要針對(duì)這種低重力環(huán)境,，對(duì)巡視器的移動(dòng)速度,、距離、越障能力等狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行充分的地面力學(xué)分析和驗(yàn)證,，并結(jié)合月面散落的隕石和撞擊坑的狀態(tài),，使其具有一定的障礙識(shí)別和自主避障能力。

　　張玉花告訴記者,，在整個(gè)任務(wù)過(guò)程中,，科研團(tuán)隊(duì)為巡視器定義了感知、移動(dòng),、探測(cè),、充電、安全,、月晝轉(zhuǎn)月夜,、休眠、月夜轉(zhuǎn)月晝7種工作模式,，以應(yīng)對(duì)不同的月面環(huán)境,。

　　本報(bào)北京1月3日電

　　中國(guó)青年報(bào)·中青在線記者 邱晨輝 來(lái)源：中國(guó)青年報(bào)