采訪專家

張厚英（中國(guó)空間學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、原中國(guó)載人航天工程應(yīng)用系統(tǒng)總指揮）

2018年12月8日凌晨02:23分，嫦娥四號(hào)月球探測(cè)器由長(zhǎng)征三號(hào)乙改進(jìn)型運(yùn)載火箭成功發(fā)射。嫦娥四號(hào)將對(duì)月球背面南極艾特肯盆地開(kāi)展著陸巡視探測(cè)，實(shí)現(xiàn)人類首次月球背面軟著陸和巡視勘察。

從“備份”到“備受矚目”

這幾年，有個(gè)叫做“備胎逆襲”的詞語(yǔ)很火，但誰(shuí)能想到，如今備受矚目的嫦娥四號(hào)，最早的身份竟是“備胎”，甚至一度計(jì)劃取消發(fā)射！

2013年12月14日，嫦娥三號(hào)月球探測(cè)器在月球西北部成功軟著陸，中國(guó)成為世界上第四個(gè)掌握月球探測(cè)登陸技術(shù)的國(guó)家。但與此同時(shí)，作為嫦娥三號(hào)備份星的嫦娥四號(hào)，身份就異常尷尬了。

所謂“備份星”是指在先導(dǎo)星工作失效的情況下，接替先導(dǎo)星工作的衛(wèi)星。在嫦娥系列衛(wèi)星中，嫦娥一號(hào)、三號(hào)、五號(hào)這幾個(gè)奇數(shù)命名的探測(cè)器是先導(dǎo)星，偶數(shù)則為正星的備份星。也就是說(shuō)，嫦娥四號(hào)誕生之初，是個(gè)不折不扣的“備胎”。

因此，關(guān)于“嫦娥四號(hào)做什么”的討論，相關(guān)科研人員一度產(chǎn)生了分歧，爭(zhēng)執(zhí)辯論了2年時(shí)間，有人甚至提出“節(jié)約資金不發(fā)射”的主張。舉棋不定之時(shí)，“嫦娥”系列月球探測(cè)器總指揮兼設(shè)計(jì)顧問(wèn)葉培健院士站了出來(lái)，他不僅主張發(fā)射嫦娥四號(hào)，還主張讓嫦娥四號(hào)到月球背面去看一看。

按照最早的計(jì)劃，即便嫦娥四號(hào)進(jìn)行發(fā)射，降落點(diǎn)也在月球正面。但葉培健院士卻認(rèn)為，再落一次月球正面意義不大，他向主管領(lǐng)導(dǎo)提議，“落到月球背面，成功了是一大亮點(diǎn)，即便不成功，也是人類第一次，可以原諒。”功夫不負(fù)有心人，有關(guān)單位組織了多次討論之后，終于通過(guò)了月球背面降落的方案。

2018年8月15日，中國(guó)國(guó)家國(guó)防科技工業(yè)局探月與航天工程中心正式對(duì)外公布嫦娥四號(hào)月球探測(cè)器——著陸器和月球

“鵲橋”牽線，“長(zhǎng)三”鋪路

不過(guò)，降落月球不是車場(chǎng)倒庫(kù)，正面背面一字之差，技術(shù)難度卻是天壤之別，最棘手的就是通信問(wèn)題，也是人類從未涉足的重要原因之一。因此在飛行器登陸之前，必須先發(fā)射中繼衛(wèi)星來(lái)進(jìn)行通信傳輸。

2018年5月21日5時(shí)28分，嫦娥四號(hào)的先行者“鵲橋號(hào)”中繼星在我國(guó)西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征四號(hào)丙運(yùn)載火箭成功發(fā)射；6月14日11時(shí)06分，“鵲橋號(hào)”中繼星成功實(shí)施軌道捕獲控制，進(jìn)入環(huán)繞距月球約6.5萬(wàn)公里的地月拉格朗日L2點(diǎn)Halo使命軌道。它將在此軌道陸續(xù)開(kāi)展在軌測(cè)試和中繼通信鏈路聯(lián)試，并為嫦娥四號(hào)月球探測(cè)器提供地月中繼測(cè)控通信。

鵲橋中繼星示意圖

此次嫦娥四號(hào)的著陸器和巡視器（月球車）由長(zhǎng)征三號(hào)乙（CZ-3B）運(yùn)載火箭發(fā)射，送入傾角28.5°、近地點(diǎn)高度200 km、遠(yuǎn)地點(diǎn)高度約42萬(wàn) km的地月轉(zhuǎn)移軌道，正式開(kāi)啟揭開(kāi)月球背面神秘面紗的征程。

嫦娥四號(hào)為何不在最新落成的海南文昌基地發(fā)射？原中國(guó)載人航天工程應(yīng)用系統(tǒng)總指揮,現(xiàn)任中國(guó)空間學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)張厚英告訴北京科技報(bào)記者，文昌發(fā)射基地主要發(fā)射大型運(yùn)載火箭，此次發(fā)射衛(wèi)星的長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭，屬于中型火箭，從節(jié)約資源、提高效率的角度看，西昌發(fā)射中心完全可以滿足發(fā)射要求，也就無(wú)需“跨洋過(guò)海”去海南發(fā)射了。

2017年7月2日第二次發(fā)射試驗(yàn)的長(zhǎng)征五號(hào)重型運(yùn)載火箭發(fā)射失敗，對(duì)中國(guó)航天事業(yè)產(chǎn)生了較大影響。不過(guò)發(fā)射失敗原因已查明，我國(guó)航天人已經(jīng)對(duì)火箭進(jìn)行了改進(jìn)，2019年長(zhǎng)征五號(hào)將重新飛天。圖為2016年11月3日長(zhǎng)征五號(hào)首發(fā)成功的畫(huà)面。

載荷強(qiáng)大，“體重”最輕

此次，由中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司研制的嫦娥四號(hào)著陸器和月球車，盡管外形上和嫦娥三號(hào)月球車“玉兔”頗為相似，但實(shí)際上，針對(duì)月球背面復(fù)雜的自然環(huán)境，在適應(yīng)性更改和有效載荷配置調(diào)整方面，嫦娥四號(hào)進(jìn)行了多項(xiàng)有針對(duì)性的調(diào)整。

在溫度控制防護(hù)方面，更好迎戰(zhàn)晝夜極熱極冷的月面環(huán)境，是嫦娥四號(hào)月球車升級(jí)提高的重要方向之一。為了保證所有設(shè)備在月夜零下180℃的環(huán)境中不被凍壞，科研人員專門(mén)配置了同位素?zé)嵩礊閮x器設(shè)備供熱。除了溫度控制防護(hù)之外，嫦娥四號(hào)月球車還針對(duì)線路方面，進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn)和試驗(yàn)驗(yàn)證，使著陸器具備了很高的自主導(dǎo)航和避障功能。

在科學(xué)載荷方面，嫦娥四號(hào)月球車延續(xù)了“玉兔”當(dāng)年探月國(guó)產(chǎn)“三大件”，即全景相機(jī)、紅外成像光譜儀和測(cè)月雷達(dá)。除此之外，嫦娥四號(hào)月球車還有一個(gè)“殺手锏”，那就是與瑞典合作的中性原子探測(cè)儀，這將是人類探月史上首次在月表開(kāi)展這項(xiàng)探測(cè)活動(dòng)。

值得一提的是，嫦娥四號(hào)月球車的總重量只有140千克，是目前全球最輕的月球車。而1970年蘇聯(lián)發(fā)射的世界第一臺(tái)無(wú)人駕駛月球車，重量約為756千克。

作為嫦娥四號(hào)的“乘客”之一，月面微型生態(tài)圈也將入主月球，用于天體生物學(xué)實(shí)驗(yàn)和大眾科普，使得嫦娥四號(hào)同時(shí)具備了科普教育功能。據(jù)了解，這個(gè)生態(tài)圈是一個(gè)由特殊鋁合金材料制成的圓柱形罐子，重3千克，罐內(nèi)將放入馬鈴薯種子、擬南芥種子、蠶卵、土壤、水、空氣以及照相機(jī)和信息傳輸系統(tǒng)等科研設(shè)備。屆時(shí)，研究人員將密切關(guān)注罐內(nèi)變化，看看能否開(kāi)出一朵“月球花”。