美国为什么不登陆月球背面 美国登陆过月球的背面吗( 二 )
这种条件下登陆月球背面的难度变得很高,主要困难集中于以下的三个方面 。首先是通讯障碍,在月球正面我们很容易与探测器建立通讯,但是在背面时,探测器是无法直接和地球通讯的 。如果不能进行通讯,那么就无法实时监测探测器的活动,想完成月背探测观察的任务更不可能,因为未知的意外太多了,即使探测器自动完成了勘探和拍摄,照片也无法传回地球 。
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其次是登月的时机,不少人都有过“黑月亮”的误解,就是认为月球不对着地球的那一面永远都是黑夜,但是其实月球的两面和地球上的昼夜是一样的 。因此实施月球背面登陆一定要等到背面为白天的时候 。假如在寒冷的黑夜中登陆,那么探测器很容易损坏 。
如何精准地推测月背白天时间,以及登陆的角度,都是需要解决的难题 。
最后就是着陆点的确定了,月球背面的照片大部分都比较模糊,不足以精确判断着陆点 。再者月球背面的环境相较于正面要复杂得多,即使大家觉得正面看起来已经是凹凸不平的“麻子脸”了,但是还是有开阔平坦的地带的,比较适宜着陆 。月球背面的撞击坑也更加密集,此外还有不少凸起的山峰,想找到一块面积较大、比较平坦的地面可谓是十分困难 。
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嫦娥四号登陆月球背面
嫦娥四号的发射时间是2018年的12月8日凌晨,在经历过将近一个月后,于2019年的1月3日成功在月球背面着陆 。着陆地点在南极-艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑当中,成功拍摄了近距离月球背面影像图 。
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针对前文中所说的登陆困难,工程师给嫦娥四号配备了各种创新技术和设备进行应对 。比如说无法建立通讯的问题,我国选择送上一颗月球中继卫星,作为探测器和地球之间沟通的桥梁,还为它取了个浪漫的名字叫“鹊桥” 。
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这枚卫星重量约448公斤,高度850毫米,不过加上天线的话还是有3米的,整体看上去十分娇小 。它提前进入了地月拉格朗日L2的晕轨道,做着逆周期运动,保持轨道的稳定性,确定可以随时与嫦娥四号保持联系 。此外通过中继卫星,还可以实现轨道测试修正和近月点变轨等操作 。
月球背面复杂的地形对于探测器的软着陆要求很高,因此专门配备了GNC技术,全程导航与控制技术 。
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GNC系统负责嫦娥四号着陆器和巡视器组合体奔月、环月、落月的整个过程的控制,特别是临近月球时的“踩刹车”和落月的过程 。
它必须做到智能和可靠,因为即使有了中继卫星的通讯,也会存在信息传递延迟的问题,所以GNC系统要在没有人类指令的时候完成智能盲降这一操作 。有了GNC系统的保驾护航,再加上着陆器当中动力下降系统的设计,整个登陆过程比较顺利 。
除了鹊桥有效的牵引和智能导航系统的着陆之外,为了能够顺利完成三个任务目标:月球背面区域矿物成分和形貌探测、月球背面区域浅层结构探测和月基低频电天文观测,嫦娥四号还配备了多个设备 。
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比如说着陆器上配备的相机主要用于拍摄地形地貌,玉兔二号巡视器上的则是全景相机,拍摄出月球背面的三维图像 。此外还有低射频电谱仪、辐射剂量探测仪、红外成像光谱仪、中性原子探测仪等多种高科技设备 。
为什么要登陆月球背面?
自古以来,中国人就有务实的本质,一直传承到现在 。我国的航天工程自发展以来,一直是一步一个脚印,我国之所以成为第一个登陆月球背面的国家,也是基于嫦娥系列工程三步走“绕、落、回”的计划,倒也没有想要去争“第一”的名头 。选择在月球背面登陆,是因为探寻月球背面的相关情况对于全人类而言有着非凡的意义 。
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嫦娥四号的着陆点冯·卡门撞击坑是月球的三大板块结构之一,也被认定为月球上面积最大、年代最古老的撞击坑 。它保留得十分完整,退化的程度也非常低,这与月球正面的撞击坑大有不同,可以用于研究月球深度初始物质和月球热历史演化 。
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