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嫦娥四號為何淩晨發射?需繞月飛行大半個月?
2018-12-08 14:28:43 來源: 央視網
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        今天(12月8日) 02時23分,我國在西昌衛星發射中心用長徵三號乙運載火箭成功發射嫦娥四號探測器,開啟了月球探測的新旅程。

        央視記者 王剛:在我身後的就是長徵三號乙運載火箭,現在發射塔架已經完全打開,再過幾分鐘,嫦娥四號探測器將升空,開啟人類首次月球背面軟著陸探測之旅。

        火箭升空後,地面測控人員全程跟蹤測量,經過約19分鐘的飛行後,星箭開始分離。

        央視記者 李廈:在大屏幕上我們看到火箭和探測器順利實現了分離,這一刻也標志著我國月球探測一段新的旅程正式開啟。

        西昌衛星發射中心主任 張學宇:現在我宣布,此次發射任務取得圓滿成功。

        嫦娥四號探測器後續將經歷地月轉移、近月制動、環月飛行,最終實現月球背面軟著陸,開展月球背面就位探測及巡視探測,並通過已在使命軌道運行的“鵲橋”中繼星,實現月球背面與地球之間的中繼通信。

        西昌衛星發射中心副部長 李本琪:如果往月球背面的話,就涉及到整個測控在中繼以後有一些延時,這些延時對我落月和圖像傳輸會不會有一些影響,我們嫦娥四號這麼做也為將來的月球探測積累更多的一些經驗。

        探月工程嫦娥四號任務新聞發言人 于國斌:每個環節可以説風險還是非常大的,未來還有將近30天的時間才能夠完成在月球背面著陸。

        嫦娥四號任務將瞄準兩大目標,一是研制發射月球中繼通信衛星,實現國際首次地月拉格朗日L2點的測控及中繼通信;二是研制發射月球著陸器和巡視器,實現國際首次月球背面軟著陸和巡視探測。在科學探測方面,嫦娥四號探測器將開展月球背面低頻射電天文觀測與研究等任務。

        探月工程嫦娥四號任務新聞發言人 于國斌:特別是利用月球背面電磁環境潔凈的特點,將實現月球背面低頻的天文觀測,這個將實現0.1到40兆的低頻頻段的觀測,在世界上也將是首次。

        同時,嫦娥四號任務還開展了4項科學載荷方面的國際合作,搭載了3項由國內高校研制的科學技術試驗項目。

        為相會半夜啟程 繞月行等“天明”

        “嫦娥四號”任務雖然整個過程將歷時一個多月,但“嫦娥四號”的出發時間和降落時間都有著精準到分秒的設計,來保證這次人類首次月背軟著陸任務的圓滿成功。

        為何選擇在淩晨發射?

        在我國探月工程中,“嫦娥四號”探測器與“嫦娥三號”一樣,都選擇了在淩晨發射,這是由于它們都要著陸到月球,而和月球交會的時間和落月的時間都是受到約束的。

        航天科技集團五院 嫦娥四號總設計師 孫澤洲:探測器要成為月球的衛星,然後再著陸到月球上去,其實它跟月球是個交會的過程。這個機會是很短暫和唯一的。因為就交會兩條路過來的這兩個物體,它只有在這個時候做一個相對的減速,它倆才能成為一體。

        為何要繞月飛行大半個月?

        所以,經過精確計算,“嫦娥四號”的發射時間定在了淩晨。而跨越萬裏來到月球後,“嫦娥四號”卻並不著急著陸,它繞月飛行的時間比“嫦娥三號”要多出十幾天,這又是為什麼呢。

        航天科技集團五院 嫦娥四號總設計師 孫澤洲:我們希望在(著陸區當地)上午的時候著陸到月面。我們第一次近月制動之後,這軌道面到我們著陸區上方的時候,正好是著陸區的晚上。

        孫澤州介紹,為了讓探測器落到月球上就能得到充分的太陽光能以便展開工作,就需要在月球的白天著陸。由于月球自轉的周期剛好是28天,也就是説在月球上的“一天”相當于地球上的一個月,所以在月球黑夜開始繞月飛行的“嫦娥四號”探測器就要等上大約半個月,才能讓它趕在月球的白天實施著陸。

        從月球背面探索宇宙的奧秘

        “嫦娥四號”探測器將實現世界首次月球背面的軟著陸和巡視探測,那麼我們為什麼要去探索月球背面?“嫦娥四號”又將在那裏完成哪些科學任務呢?

        增加設備 獲得月背多個一手數據

        “嫦娥四號”原本是“嫦娥三號”的備份,因此也繼承了“嫦娥三號”上的全景相機、測月雷達、地形地貌相機等科學探測設備。同時,增加了一臺低頻射電頻譜儀,科學家們希望能在對月球背面的探測中獲得多個第一手的數據。

        航天科技集團五院 嫦娥四號總設計師 孫澤洲:月球(背面)可以很好地屏蔽地球本身的低頻輻射,可以給他創造一個相對好的低頻的環境,噪聲相對比較低,它就可以更有效的來探測宇宙間太陽發過來的低頻的探測信號。

        搭載四臺國際載荷 共享科學數據

        除了我國自主研制的主載荷外,“嫦娥四號”任務還與荷蘭、沙特、德國以及瑞典等國家合作搭載了4臺國際載荷,這在我國探月工程中也是首次。通過國際合作,在降低成本的同時,共享更多的科學數據。

        瑞典航天局太陽係統科學部部長 約翰·科勒:我們的載荷是要測量太陽風和月球背面的月表的相互作用,這將會是拓展人類對太陽係認知的重要機會。中國是目前唯一在進行月球探測的國家,這對我們是一次難得的機會。

        月表生物實驗 有望開出“第一朵花”

        此外,“嫦娥四號”任務還將試驗性地開展月基密閉環境下的生物科普試驗。搭載了馬鈴薯種子、擬南芥種子以及昆蟲卵到達月球表面進行栽培和孵化,目標是在月球表面實現動植物的一個生命周期,搭載的兩種植物種子將生根發芽,有望開出月球表面第一朵花,這也將是人類第一次在月球表面進行生物實驗。

        多項技術確保嫦娥四號準時奔月

        由于地球和月球位置關係在不斷變化,此次“嫦娥四號”奔月的軌道高度,從“嫦娥三號”時的38萬公裏提升到了42萬公裏,不僅如此,這條更遠的奔月路,對火箭的可靠性和適應性也提出了更高的要求。

        抓住窗口期 一年僅一次

        要想讓嫦娥四號順利地和月球交會,就要在特定的時間把它發射上去,這個發射時間也叫做發射窗口。由于要考慮到地球和月球之間相互運動的關係,嫦娥四號的發射窗口設定在了12月8日-9日兩天。

        西昌衛星發射中心副總工程師 莊軻:(發射窗口)主要是基于探月軌道的特殊性設計的,我們從地球上往月球這個軌道飛,一年就只有這麼一個窗口期,如果錯開了這次窗口,就得等到明年了。

        每天兩個 一共四個發射窗口

        同時,發射窗口的設定還要考慮探測器的飛行軌跡、發射場位置和火箭運載的能力,這讓發射窗口的選擇需要精確到秒。為了確保在最合適的這兩天把“嫦娥四號”發射出去,火箭係統為“嫦娥四號”設置了每天兩個,一共四個發射窗口。

        航天科技集團一院長三乙遙三十火箭總指揮 金志強:我們要從幾百條彈道(發射軌道)中去優選出最佳的彈道(發射軌道)來適合于任務的需要。第一個窗口的話,有效的發射時間只有兩分鐘,那麼這兩分鐘之內你沒打出去,還有一個窗口是一分鐘,那麼第二天也是這樣。

        更改技術65項 提升火箭可靠性

        採用不同的發射軌道來應對多個發射窗口,這樣就可以有效降低發射風險。然而此次選擇的四個窗口時間間隔很近,這首先要求長三乙火箭本身非常可靠。

        航天科技集團一院長三乙遙三十火箭總指揮 金志強:如果臨時某個産品出問題,你要來更換,那麼在這麼短的時間之內,可能你就來不及了。那麼必須做到你的産品可靠性非常好。相對嫦娥三號任務,我們這次關于技術狀態更改方面有65項,確保它的可靠性提升。

        推遲24小時 仍具備發射能力

        那麼如果確實需要推遲發射,長三乙火箭能否適應發射窗口的變化呢?由于長三乙火箭是使用了一部分的液氫、液氧低溫燃料,按照傳統的操作模式,一旦第一天沒能發射,重新組織發射需要一周以上時間,這就肯定要錯過發射窗口。

        航天科技集團一院長三乙遙三十火箭總指揮 金志強:低溫加注以後,能不能夠堅持24小時?我們專門針對這個問題,進行了很多的技術研究和攻關,提出了一個叫做低溫推進劑加注以後,推遲24小時具備發射這種能力。

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【糾錯】 責任編輯: 呂芮光
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