大陆中心／综合报导

「嫦娥四号」探测器3日成功著陆在月球背面的预选著陆区，并透过「鹊桥」中继星传回了世界第一张近距离拍摄月背的影像图。《人民日报》就此事件访问了两位航天探月设计师，分别针对三点进行讨论，「月背任务的困难克服」、「精准落月的妙招」、「著陆地点的思考」。

据报导，中国探月工程设计师吴伟仁解释了「嫦娥四号」任务的由来，「嫦娥四号原本是嫦娥三号的备份星，三号成功后备份就转为正份，那么第二次著陆点要选择哪里？我们认为应该赋予四号更强的生命力、更多的功能；从上世纪50年代开始，发射到月球的探测器和轨道器已经有100多个，但都是对月球正面的探测，在此之前，没有任何一个月球探测器能够在月球背面软著陆；因此经过了反复论证，最终确定了嫦娥四号月球背面软著陆和巡视探测的总体方案。」

▼世界第一张近距离拍摄月背影像图。（图／翻摄自央视新闻）

 

「嫦娥四号」探测器系统总设计师孙泽洲表示，嫦娥四号任务实际上就是「两器一星」，包括了著陆器、巡视器以及「鹊桥」中继星，其中早期发射的中继星就是为了实现对地、对月的中继通信，而巡视器更多被人们称为「月球车」。

报导指出，由于月球绕地球公转的周期与月球自转的周期相同，所以月球有一面总是背对著地球，这一面就是「月球背面」；要在月球背面软著陆，探测器与地球的测控通信和数据传输成为首要难题；此外，月球背面并不向正面那么平坦，著陆点的选择也是一项困难点。

▼嫦娥四号著陆示意图。（图／中新社）

月背任务的困难克服

孙泽洲说，这项任务的技术有3个面向的难点，首先是地月L2点轨道的精确设计与控制，必须要使中继星稳定运行在L2点的轨道上；其次是地月L2点远距离的数据中继，「选择L2点有很多好处，但也有不足之处，那就是距离月球7.9万公里、距离地球4万公里，遥远距离让信号衰减的问题更加棘手，地月之间通信、探测器的状态控制等，都要靠中继星来保障，还要考虑到通信时间、测控时间延迟等，因此中继星的准确至关重要」。

对于第三个难点「复杂地形的安全著陆」，吴伟仁打了个比方，月球正面就相当于中国的大平原，地势平坦；但背面就有点像西南山区，到处都是高山与撞击坑，月背可供选择的著陆区范围只有正面的八分之一，「嫦娥三号」当时可供选择的著陆范围长约300公里、宽约90公里，相对大很多，而「嫦娥四号」只能在有限的相对大撞击坑里寻找相对平坦的位置作为著陆区；此外，嫦娥三号当时是斜著降落的，嫦娥四号如果也是斜著下来几乎就要撞山，在复杂的地形下，嫦娥四号要垂直降落，著陆时间短、航程短，风险确实也比较大。

▼嫦娥四号著陆步骤。（图／中新社）

精准落月的妙招

孙泽洲介绍，此次嫦娥四号的落月可说是「正中靶心」，全力自主动力下降，通过惯性导航及与月背相对测量导航，实现月背软著陆；然而，嫦娥四号在降落到15公里到8公里高度时为倾斜下降，8公里后就改为垂直向下，引入相对月面的测量导航，「这样就可以克服著陆区周边地形起伏的问题」。

为了增加著陆的安全性，嫦娥四号还会通过接力避障的方式，下降至2公里左右，探测器会做一次光学初避障，识别主要的大障碍；下降至100米左右，探测器会做一个悬停，利用激光敏感器实现精准避障，识别0.2米障碍、坡度等，通过地形的最优识别方法找到安全的区域降落；嫦娥四号的自主能力有很大的提升，「如果找不到安全区域，嫦娥四号会选择相对次优的区域，还可以做水平机动调整」。

▼嫦娥四号预定著陆点。（图／中新社）

著落地点的思考

对于月球的著陆点，孙泽洲解释，由于月球不同纬度所面临的热控和能源设计是相互约束、相对矛盾的；如果降落在低纬度地区，光照条件好、能源获得充足，但对于热控是巨大的挑战；如果降落在高纬度地区，热控压力大大降低，但太阳能获取又会受到影响；综合多种因素，最终「嫦娥四号」还是降落在月球背面纬度40度至50度的范围内。

此外，孙泽洲也说，探测器与中继星L2点的通信问题也是考虑因素之一，「如果探测器仰角太低，势必更容易受到周围山地的影响，我们希望探测器能够高仰角对著中继星通信」，这样一来，经度也大致确定了，大概的范围区域出现，在选择相对要大一些、平坦一些的撞击坑，就确定了降落地点「艾特肯盆地」。

最后再从该盆地中确定「冯．卡门」以及「克雷地安」撞击坑分别做为主选择和备份著陆区，孙泽洲表示，落月成功后，整个过程完全按照预想进行，著陆非常平稳，且著陆位置就是最初设定的理想著陆点。