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嫦娥四号飞天 揭秘月亮背后的真相

作者:易胜博备用网易胜博网 来源:成都商报 发布日期:2018/12/09 阅读次数:93  评论0【打印】 【复制信息】
 1  1959年人类拍摄到的第一张月球背面 嫦娥四号探月的六大 “首次” 1 实现人类首次月球背面软着陆与巡视勘察 2 国际首次实现在月球背面的低频射电天文观测 3 人类历史上首颗地球轨道外专用中继通信卫星 4 国内首次实现同位素核电池的太空应用 5 国际首次开展超地月距离的反射式激光测距试验 6 国际首次开展月球背面中子及辐射剂量、中性原子分布和地月L2点低频射电天文观测研究 嫦娥家族的三大使命 嫦娥一号实现环绕月球探索 嫦娥二号、三号、四号实现月面软着陆、月面就位探测和巡视探测 实现无人采样返回(预计嫦娥五号),未来还将实现无人月球探测、载人登月、建立月球基地 2018年12月8日凌晨2点23分,中国长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心起飞,把“嫦娥四号”探测器送入地月转移轨道,踏上了奔赴月球背面的征程,经过27天飞行之后,预计2019年年初着陆。 “嫦娥四号”将首次实现人类探测器在月球背面软着陆和巡视勘察,首次实现月球背面与地面站通过中继卫星通信。将对月球背面的环境进行研究,对月球背面的表面、浅深层、深层进行研究,在月球背面进行低频射电天文观测等。 最大 事实上,南极-艾肯盆地对我们认识月球有不可替代的重要和特殊意义。 南极-艾肯盆地是太阳系中目前已知的最大的撞击盆地。它可以帮助我们了解太阳系中的超大型撞击事件的过程是怎样的,会带来什么。 最深 该盆地深达13公里,是月球上最深的撞击盆地,当年的撞击很可能挖出了月壳深处甚至月幔的物质,它们会是研究月球内部成分的钥匙。 古老 该盆地形成于月球的前酒海纪(39.2亿年前),想要建立月球45亿年的漫长历史,南极-艾肯盆地是一个至关重要的环节。 去干什么? 首获“月球背面数据” 在月球上“种植养蚕” 嫦娥四号任务的科学目标都是在月球背面完成的,包括实现月基低频射电天文观测,月球背面巡视区形貌、月球背面巡视区浅层结构探测等。“因为没有别的探测器到过月球背面,所以不论是探地形还是探月壤成分,应该都是人类第一次获得的一手数据。”中国航天科技集团五院嫦娥四号探测器项目执行总监张熇说。 月球背面没有来自地球的无线电波的干扰,是进行射电天文观测的最佳场所,如果能利用这一自然地形架设无线电望远镜,就好比把“天文台”搬到了月球背面。嫦娥四号着陆器在月球背面软着陆后,将开展月基低频射电天文观测研究,预期可以获得一批原创性的科学成果。 月球背面探测,也有助于推动月球资源的研究和开发利用。月球蕴藏着丰富的矿产和能源资源,开发和利用月球资源是人类探测月球的源动力之一。通过嫦娥四号对着陆区地形地貌、矿物组份、巡视区浅层结构、地幔物质等进行科学探测与研究,将为月球资源的开发利用提供极有价值的第一手资料。 “我们的“嫦娥一号”、“嫦娥二号”对月球表面的各种成分都测出来了,最后我们甚至可以测出来月球上有一种特殊的能源,能够提供人类未来核聚变的原料,至少可以为我们人类解决一万年以上的能源需求。”“嫦娥之父”、天体化学与地球化学家、中国科学院院士欧阳自远说。 此外,本次嫦娥四号任务还将首次尝试建立月面微型生态系统,它将携带马铃薯种子及家蚕卵,验证动植物在月面太阳自然光照和低重力条件下的生长状况。 总之,这些观测将有助于人类加深对月球地质、月球的生存和探索环境、月球背面独特的射电天文环境的认识。 在哪落脚? 盲降南极-艾肯盆地 着陆区起伏达6000米 嫦娥三号着陆区是月球正面的虹湾。那里布满了月海玄武岩,地势较为开阔、平坦,地形起伏仅800米。 然而据中国航天科技集团五院嫦娥四号探测器副总师吴学英介绍,嫦娥四号的主着陆区为月球背面的南极-艾肯盆地中部一个叫冯·卡门撞击坑的地方,着陆区面积比虹湾地区小许多,起伏达到了6000米。然而月球背面山峰林立,大坑套小坑,很难找出再大一些、平坦一些的地方,因此,嫦娥四号着陆器,需要具有比嫦娥三号更准确的着陆精度。 由于落月过程地球方向不直接可见,所有信息传输都需要在中继星“鹊桥” 的中转下完成。整个落月过程由GNC(制导、导航与控制) 系统自主操控,加之回传画面的延迟,对地面人员来说,这个过程近乎是“盲降”。 带哪些新装备? 低频射电频谱仪填补射电观测空白 嫦娥四号保留了嫦娥三号的部分仪器(着陆相机、地形地貌相机、全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达),还增加了低频射电频谱仪、月表中子及辐射剂量探测器、中性原子探测器等新仪器,侧重于对天文环境进行探索性观测。尤其是低频射电频谱仪,它一方面将充分利用月球背面无干扰的低频射电天文环境,填补0.1~40 MHz范围内的射电观测空白;另一方面还会与鹊桥中继卫星上携带的我国与荷兰合作研发的低频射电探测仪(NCLE)协同观测,互为验证和补充。 据悉,“嫦娥四号”此次进行了广泛的国际合作,搭载了荷兰、德国、瑞典、沙特阿拉伯等多个国家的科学载荷。这也是中国与其他国家合作探测、共享数据的重要里程碑。 嫦娥三号 着陆器 着陆相机(LCAM) 地形地貌相机(TCAM) 月基望远镜(MUVT) 极紫外相机(EUVC) 嫦娥四号 着陆器 着陆相机(LCAM) 地形地貌相机(TCAM) 低频射电频谱仪(LFS) 月表中子及辐射剂量探测器(LND) 嫦娥三号 月球车 全景相机(PCAM) 红外成像光谱仪(VNIS) 测月雷达(LPR) 粒子激发X射线谱仪(APXS) 嫦娥四号 月球车 全景相机(PCAM) 红外成像光谱仪(VNIS) 测月雷达(LPR) 中性原子探测仪(ASAN) 怎样通风报信? 中继卫星“鹊桥”担当“中转站” 落在月球背面没有任何通信信号的嫦娥四号,无法像嫦娥三号那样直接和地球上的“亲人们”取得联系,“飞鸽传书”的任务就落到“鹊桥”中继卫星的肩上。为配合嫦娥四号挑战月球背面,我国已在5月21日预先发射了人类历史上第一颗地球轨道外专用中继通信卫星“鹊桥”,作为着陆器/月球车与地球进行通讯的“桥梁”,地球和嫦娥四号都先发射信号给“鹊桥”,再由其转发给另一方。 “鹊桥”已于6月14日顺利抵达预定的地月拉格朗日L2晕轨道(halo轨道),就等着为嫦娥四号的两位主角服务了。 月球背面长啥样? 2018年12月8日,嫦娥四号探测器从西昌出发,向遥远的月球飞去,世界瞩目、人类首次月球背面软着陆探测的大幕正式拉开。月球背面到底是啥样,嫦娥四号将第一次身临其境触摸它。 由于潮汐锁定,月球始终只有相同的一面朝向地球。以至于不论是恐龙还是我们,都只能看到月亮的这一面。但事实上,月球还存在着“天秤动”,像钟摆一样来回摆动。因此,至少有10%至20%的月球背面的边缘地带可以从地球上看到,比如一个跨越1000千米的撞击盆地东海。 从1959年到2013年,包括中国在内的多个国家的探测器,对月球背面进行了拍摄。随着影像的越发清晰,我们对月球的背面样貌也有了大致的了解。 月球背面 有张“麻子脸” 专家介绍,乍一看上去,月球背面这张“面孔”并不漂亮,那是一张“麻子脸”,陨石坑的数量比月球正面要多得多,放眼望去随处可见,密密麻麻的。月背的“皱纹”也多,布满了沟壑、峡谷和悬崖,而月球正面相对平坦的地方比较多。另外还有几处巨大的“痤疮”,暗斑中的物质与月面的普通物质相比有着很大的不同,这种现象似乎能够说明月球背面由于毫无遮拦地暴露在太空里,遭遇了大量天体的直接撞击。 月球背面 “脸皮很厚” 月球背面还是个“厚脸皮”,它的月壳从整体来讲比正面要厚。不过,“厚脸皮”为月球背面的“亮肤色”提供了佐证。照片显示,月球背面巨大的陨石坑都呈现出白色,好像从来没有暗色的熔岩从上面流过。科学家们研究认为,由于月球背面的月壳很厚,熔岩无法溢出,而正面月壳很薄,熔岩很容易破缝流淌在表面,所以背面颜色比正面要“白皙”得多。 月球背面 只有3个“海” 此外,月球正面月海有19个,而月球背面却只有3个,它们的名字分别叫东海、莫斯科海和智海。月球正面有许多巨大绵延起伏的山峦,而背面却不像正面那么多。 “嫦娥之父”、天体化学与地球化学家、中国科学院院士欧阳自远说:“事实上月球上一滴水都没有,这是因为火山喷发,流淌出来的熔岩是黑色的,它填了39亿年以前在月亮上由于小天体撞击月球砸出来的一个个大盆地,所以月亮上一共有22个所谓的“海洋”,正面占19个,背面基本上都是山地、高原,这就是绝不一样的正面和背面。”  
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