浙江在线北京1月4日讯(浙江在线通讯员 刘苏蒙 柯溢能 记者 王湛)昨天10时26分,中国嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面的预选着陆区,这是人类探测器首次在月球背面软着陆。11时40分,嫦娥四号向地球传回了世界上第一张近距离拍摄的月背影像图。
降落月球的第一眼画面由嫦娥四号探测器搭载的降落相机光学镜头拍摄。这个镜头是由浙大教授徐之海团队研制的。昨天,浙江在线记者赶赴北京,第一时间采访了浙大团队。
嫦娥看月的眼
出自浙大团队
嫦娥四号探测器成功着陆后,北京航天飞控中心爆发出了雷鸣般的掌声。
而在现场的浙大光电科学与工程学院教授徐之海却不敢鼓掌,因为大屏幕上还没显示出嫦娥四号着陆的实拍画面。
这个画面,按预定计划,由在嫦娥四号探测器搭载的降落相机光学镜头拍摄。这个镜头,由徐之海团队研制。
“由于信号传递的原因,嫦娥四号降落到月球地面的照片,过了几分钟后才传回来,这时,我砰砰砰跳的心才平静下来。”这张照片,也就是昨天新闻联播中播放的嫦娥四号降落月球的第一眼画面。
在嫦娥四号降落过程中,降落相机的光学镜头是嫦娥四号观看月球的“眼睛”。这只“小眼睛”帮助嫦娥四号判断月球表面的地貌情况,避开那些“危险地带”,选择安全的着陆位置。
徐之海说,月球表面有很多斜坡和陨石坑。嫦娥四号要想在月球的“刀山火海”中平稳地着陆,这只“小眼睛”作用巨大。
为了保护好这只“小眼睛”,使它能在太空中正常地工作,徐之海团队做了不少努力。
徐之海告诉记者,太空环境中充斥着各种辐射,所以“小眼睛”的镜片采用的是防辐射玻璃。它的镜筒是由钛合金制作的,钛合金是一种高强度、高刚度的轻质金属材料,同时它具有和玻璃相似的热膨胀率——这保证了在太空极端环境下,“小眼睛”的高清晰成像质量。
除此之外,因为在地面组装的镜头内部会有空气,进入到太空的真空环境中,镜头里面的空气会和外部环境形成压差造成变形,导致像质下降,甚至破坏。为此,徐之海团队在镜头上专门设计了透气孔,使镜头的内外部环境达到平衡,保证可靠性。
除了降落相机,徐之海团队还为“鹊桥”号中继星研发了光学相机系统。“鹊桥”号中继星为嫦娥四号的着陆器和月球车提供地月中继通信支持,该相机系统也是“鹊桥”号中继星上唯一的相机系统。这套光学相机系统由三部分组成——双分辨率相机、天线监视相机、相机控制器。
徐之海说, “鹊桥”号中继星是世界首颗运行于地月拉格朗日L2点的通信卫星。这个位置是地球和月球的引力平衡点,因此,“鹊桥”号需要很少的能量便能在此长时间运转。
徐之海向记者透露,中继星光学观测相机系统后续还将在2019年下半年择机开展拓展成像试验,期待届时能有更精彩的表现。
探索月背之谜
追月人:入轨准确,几乎垂直降落
记者昨天独家连线中国探月工程嫦娥四号任务测控系统VLBI(甚长基线干涉测量分系统)分系统总师王广利研究员,VLBI系统所做的工作,主要是精确测定嫦娥四号的轨道和位置。
自从2018年12月8日凌晨2:23,嫦娥四号发射升空,奔向约38万公里外的月球,直到昨天嫦娥四号落月,一共26天,VLBI系统的科学家们每天的工作,就是紧盯着嫦娥四号。
王广利说,他们平均每天要观测月亮8个小时左右。VLBI系统的四个分别位于上海、北京、昆明和乌鲁木齐的射电望远镜持续追踪嫦娥四号,并将观测数据通过网络实时传送进行处理。
由于测量结果准确可靠,原本设计的三次预计的轨道调整,只执行了一次,第一次和第三次调整都取消了。在地心天球坐标系里,嫦娥四号走了一条很漂亮的弧线,要说形状,是半个“8”字形的样子。2019年1月3日10时26分,嫦娥四号以近乎垂直的方式着陆。
着陆地:属于月球的南极区域
月球为什么有一个永远不被地球看到的暗面?
北京大学地球与空间科学学院焦维新教授给记者打了一个比方:“当人站在十字路口的环岛中央时,一辆车绕着环岛开一圈,你永远只能看到驾驶员所在的那一面,看不到车的另外半边。这就是地球人看月亮的感觉,永远有一个‘月之暗面’。”
还没有人去过月球背面,直到昨天,人类才第一次近距离看到月背影像。因为嫦娥四号是“趴”在月球上拍照的。拍摄的位置,是东经177.6度、南纬45.5度附近的区域,学名是:月球背面南极-艾特肯盆地(简称SPA)中的冯·卡门撞击坑。而在月球上,属于南极区域。
“此前科学家认为冯·卡门撞击坑里很可能有水。但是这是常年不见太阳的月球背面,就算有水也都还是以冰的形式存在。”王广利说。
冯·卡门撞击坑是月球背面最古老的撞击坑之一,经过几十亿年的风化,在地形复杂的月球背面,已是相对比较平坦的区域了,利于嫦娥四号进行软着陆和巡视探测。同时,冯·卡门撞击坑由于历史悠久,也可能留存了月球形成、太阳系起源的痕迹,有着很大的科学探测价值。
难度值:偏一点就可能撞上高山低谷
冯·卡门撞击坑的直径只有186公里,嫦娥四号着陆的难度系数依然非常高,一旦偏了一点,就可能落不进平坦的区域,而是撞上崎岖的高山低谷了。
为什么非要冒这样大的风险?航天科技集团五院嫦娥四号探测器总设计师孙泽洲说:“因为嫦娥四号是嫦娥三号的备份,设备参数基本一致,所以在选址的时候就要重点考虑选择和之前一样纬度的着陆地区。”
嫦娥三号着陆在月球“门脸”的中高纬地区,所以嫦娥四号也着陆在这样一个纬度地区,这对于系统相对硬件设备的影响是最小的。嫦娥四号任务月球车全球征名活动昨天揭晓,月球车命名为“玉兔二号”。
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