新京報快訊(記者 倪偉)今天(12月8日)凌晨2時許，我國嫦娥四號月球探測器在西昌衛星發射中心成功發射，我國第二個月球著陸器和月球車踏上登月征程。發射任務由長征三號乙運載火箭實施。
火箭將探測器送入地月轉移軌道後，探測器將經過數十天在軌飛行、 軌道修正、近月製動、變軌等，最終著陸月面，擇機釋放巡視器。
嫦娥四號的目的地是月球背面南極標記肯盆地，新月球車將與“玉兔”號在月球兩面遙遙相對。這將是人類探測器首次在月球背面著陸，在人類從未直接看見的“月之暗面”實施月球探測和天文觀測。
長征三號乙遙三十運載火箭整裝待發，準備送嫦娥四號前往月球。供圖/航天科技集團一院
問題1：嫦娥四號降落在哪兒?
5年前，嫦娥三號著陸在月球正面的虹灣。那裡布滿月海玄武岩，地勢較為開闊、平坦，位於大型撞擊坑、月海、高地(山脈)交匯地區，有利於科學勘察目標的選擇。
而嫦娥四號的主著陸區為月球背面南極標記肯盆地，著陸區面積比虹灣地區小了許多。而且月球背面山峰林立，遍布撞擊坑，很難找出更大、更平坦的地方，嫦娥三號著陸區地形起伏僅800米，而嫦娥四號著陸區起伏達到了6000米。因此，嫦娥四號著陸器，需要具有比嫦娥三號更準確的著陸精度。
由於落月過程地球方向不直接可見，所有資訊傳輸都需要在中繼星“鵲橋” 的轉運站下完成。整個落月過程由GNC(製導、導航與控制) 系統自主操控，加之回傳畫面的延遲，對地面人員來說，這個過程近乎是“盲降”。
長征三號乙遙三十運載火箭整裝待發，準備送嫦娥四號前往月球。供圖/航天科技集團一院
問題2：為何要去月球背面?
航天科技集團五院專家介紹，月球背面的探測，可以推動月基科學研究的不斷深入。
月球背面沒有來自地球的無線電波的干擾，是進行射電天文觀測的最佳場所，如果能利用這一自然地形架設無線電望遠鏡，就好比把“天文台”搬到了月球背面。嫦娥四號著陸器在月球背面軟著陸後，將開展月基低頻射電天文觀測研究，預期可以獲得一批原創性的科學成果。
月球背面探測，也有助於推動月球資源的研究和開發利用。月球蘊藏著豐富的礦產和能源資源，開發和利用月球資源是人類探測月球的源動力之一。近年來，美國等國家相繼制定了包括月球背面資源調查研究計劃。通過嫦娥四號對著陸區地形地貌、礦物組份、巡視區淺層結構、地幔物質等進行科學探測與研究，將為月球資源的開發利用提供極有價值的第一手資料。
嫦娥四號探測器效果圖。供圖/國防科工局
由於月球背面探測的難度，嫦娥四號任務也將助推我國航天和相關學科技術的突破。
據五院研製人員介紹，要完成前無古人的月球背面之旅，嫦娥四號面臨幾大技術難點：地月拉格朗日L2平動點軌道精確設計與控制，地月拉格朗日L2點遠距離數據中繼，複雜地形環境下的安全著陸等。
為了突破這些技術難點，我國航天界將實現三個國際首次，即首次月球背面軟著陸和巡視探測、首次月球拉格朗日L2點中繼與探測、首次月基低頻射電天文觀測，以及國內首次實測月夜期間淺層月壤溫度。這一重大科學創新工程的實施，將推動航天技術和其它科學領域相關技術的持續發展。
嫦娥四號探測器效果圖。供圖/國防科工局
問題3：新月球車與“玉兔”號有何不同?
今年8月15日，嫦娥四號月球車外觀在北京首次亮相，與“玉兔”恰似孿生姐妹。嫦娥四號月球車總重量約140公斤，是全球迄今重量最小的月球車。
探月工程副總指揮、國家國防科工局探月與航天工程中心主任劉繼忠介紹，嫦娥四號月球車基本繼承了“玉兔號”的狀態，但針對月球背面複雜的地形條件、中繼通信新的需求和科學目標實際需要，作了適應性更改和有效載荷配置調整。
工作在月球表面，月球車將面臨多種極端條件的考驗。
2013年12月15日，嫦娥三號著陸器與巡視器分離，“玉兔號”抵達月球表面。據中國工程院院士、中國探月工程總設計師吳偉仁介紹，月球環境曾對“玉兔號”造成影響，例如月夜極低氣溫導致“玉兔號” 裸露在外的電纜發生了故障。
嫦娥四號月球車效果圖。供圖/國防科工局
而基於“玉兔號”的任務經驗，嫦娥四號針對其遇到的問題進行了針對性改進。吳偉仁說，嫦娥四號的月球車僅在電纜鉤掛、摩擦方面就做了上千次試驗，同時也盡量減少電纜裸露在外的面積，減少電纜的故障風險。
吳偉仁透露，嫦娥三號著陸器和月球車設計壽命分別為1年和3個月，但最終月球車工作了2年9個月，著陸器目前仍在運行，工作5年狀態依然很好。嫦娥四號月球車設計壽命也是3個月，但預計工作時間將比“玉兔號”更長。
問題4、半年前發射的“鵲橋號”與嫦娥四號有什麽關係?
今年5月21日，“鵲橋”中繼衛星發射升空，也被稱為嫦娥四號任務的先聲。
嫦娥四號探測器包括著陸器和巡視器(即月球車)(此前探月工程辦公室曾面向全社會為月球車征名，目前名稱尚未發布)，但嫦娥四號系統裡還有一個“信使”——“鵲橋”中繼衛星。
由於嫦娥四號降落在月球背面，月球背面始終與地球“背對背”，無法直接與地球通信。為了解決通信問題，科學家找到了一個能同時“看到”地球和月球的位置——地月拉格朗日L2點，該點位於地月球心連線上靠近月球的一側，距月球約6.5萬公里，並在這裡部署了一顆通信衛星。
“鵲橋號”已經於今年5月21日發射升空，目前運行在地月拉格朗日L2點Halo軌道上，是人類歷史上第一顆地球軌道外專用中繼通信衛星。任務中，地球地面和嫦娥四號都先發射信號給“鵲橋號”，再由其轉發給另一方。
過去60年，人類發射了100多個月球探測器，包括65個月球著陸器，但僅有不載人的環繞月球軌道器和載人的阿波羅號飛船“看”到過月球背面。主要是由於從地球向月球背面發射通訊信號，會受到月球整體阻擋，地面通信和測控的難題，阻擋了月球背面著陸計劃。
新京報記者 倪偉
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