這一刻，注定要在人類的太空探索史上留下濃墨重彩的一筆。3日，飛行約40萬(wàn)公里之后，嫦娥四號(hào)探測(cè)器成功降落于月球背面東經(jīng)177.6度、南緯45.5度附近的預(yù)選著陸區(qū)，實(shí)現(xiàn)了人類探測(cè)器首次月球背面軟著陸和首次月背與地球的中繼通信，開(kāi)啟了月球探測(cè)的新篇章。
■ 哪些設(shè)備上月球？
“嫦娥四號(hào)原來(lái)是嫦娥三號(hào)的備份星，三號(hào)成功后備份轉(zhuǎn)正份，那么第二次著陸要選擇哪里？我們認(rèn)為應(yīng)該賦予四號(hào)更強(qiáng)的生命力和更多功能。從上世紀(jì)50年代開(kāi)始，發(fā)射到月球的探測(cè)器和軌道器已經(jīng)有100多個(gè)，但都是對(duì)月球正面的探測(cè)，至今沒(méi)有任何一個(gè)月球探測(cè)器能夠?qū)崿F(xiàn)在月球背面軟著陸。因此，經(jīng)過(guò)反復(fù)論證，最終確定了嫦娥四號(hào)月球背面軟著陸和巡視探測(cè)的總體方案。”中國(guó)探月工程總設(shè)計(jì)師、中國(guó)工程院院士吳偉仁解釋了嫦娥四號(hào)任務(wù)的由來(lái)。
中國(guó)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)，嫦娥四號(hào)任務(wù)實(shí)際上是“兩器一星”，包括了著陸器、巡視器和“鵲橋”中繼星，其中先期發(fā)射的中繼星就是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)地、對(duì)月的中繼通信，而巡視器更多地被人們稱為“月球車”。
■ 月背探測(cè)難在哪？
由于月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期與月球自轉(zhuǎn)的周期相同，所以月球總有一面背對(duì)著地球，這一面被稱為月球背面。正因?yàn)楸硨?duì)地球，要在月球背面實(shí)現(xiàn)軟著陸，探測(cè)器與地球的測(cè)控通信和數(shù)據(jù)傳輸成為首先要解決的難題。此外，月球背面并不像正面那樣平坦，著陸區(qū)的選擇及精準(zhǔn)著陸也是難題。
在兩位總設(shè)計(jì)師看來(lái)，嫦娥四號(hào)任務(wù)的技術(shù)難點(diǎn)主要體現(xiàn)在3個(gè)方面。
首先是地月L2點(diǎn)軌道的精確設(shè)計(jì)與控制，要使中繼星穩(wěn)定運(yùn)行在L2點(diǎn)的軌道上。
其次是地月L2點(diǎn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)中繼。“選擇L2點(diǎn)有很多好處，但也有不足之處，那就是距離月球7.9萬(wàn)公里、距離地球4萬(wàn)公里，遙遠(yuǎn)的距離讓信號(hào)衰減的問(wèn)題更棘手。地月之間通信、探測(cè)器的狀態(tài)控制等，都要靠中繼星來(lái)保障，還要考慮到通信時(shí)間、測(cè)控時(shí)間的延遲，因此，中繼星的精準(zhǔn)可靠至關(guān)重要。”孫澤洲解釋說(shuō)。
第三是復(fù)雜地形的安全著陸。吳偉仁打了個(gè)比方：“月球正面就相當(dāng)于我國(guó)的大平原，地勢(shì)平坦；但背面就有點(diǎn)像我國(guó)的西南山區(qū)，到處都是高山和撞擊坑，月背可供選擇的著陸區(qū)范圍只有正面的1/8。嫦娥三號(hào)著陸時(shí)可供選擇的區(qū)域范圍長(zhǎng)約300公里、寬約90公里，而嫦娥四號(hào)只能在有限的相對(duì)大的撞擊坑里尋找相對(duì)平坦的位置作為著陸區(qū)，選擇范圍長(zhǎng)寬各十幾公里。此外，嫦娥三號(hào)當(dāng)時(shí)是斜著降落的，嫦娥四號(hào)如果也是斜著下來(lái)就要撞山了。在復(fù)雜的地形下，嫦娥四號(hào)要近乎垂直降落，著陸時(shí)間短、航程短，風(fēng)險(xiǎn)確實(shí)比較大。”
■ 如何選擇著陸點(diǎn)？
嫦娥四號(hào)的首選著陸地點(diǎn)，是位于月球背面南極—艾特肯盆地中部的馮·卡門撞擊坑。為什么選擇這里？
孫澤洲解釋說(shuō)，月面不同緯度所面臨的熱控和能源設(shè)計(jì)是相互約束、相對(duì)矛盾的。如果降落到低緯度地區(qū)，光照條件好、能源獲得充足，但對(duì)于熱控是巨大的挑戰(zhàn)；如果降落在高緯度地區(qū)，熱控壓力大大減少，但太陽(yáng)能獲取又受到影響。綜合考慮多種因素，嫦娥三號(hào)按照中高緯度降落來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，嫦娥四號(hào)在月球背面著陸的緯度也確定在40度—50度的范圍內(nèi)。
