备份变首飞 这个嫦娥不一样——详解嫦娥四号五大不同之处

伴随着巨大的火箭轰鸣，肩负着亿万中华儿女的探月飞天梦想，12月8日2时23分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器，开启了月球探测的新旅程。

一个细节引人关注，此次发射的嫦娥四号原本是嫦娥三号的备份。在嫦娥三号圆满完成任务后，嫦娥四号被赋予了新的担当——实现人类首次月球背面软着陆和巡视勘察。科研人员通过精心设计与研制，使嫦娥四号“脱胎换骨”，成为与嫦娥三号不同的全新航天器。备份变首飞，嫦娥四号与嫦娥三号相比共有五大不同之处。

——科学目标不同。

嫦娥三号任务的科学目标是“测月、巡天、观地”，即开展月球形貌与地质构造调查，开展月表物质成分和可利用资源调查，进行月球内部的结构研究和日-地-月空间环境探测与月基天文观测。

而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。

——工程目标不同。

实施重大航天实践推动工程的进步，是中国航天跨越发展的重要途径和经验，月球探测工程更是如此。嫦娥三号任务的工程目标有三个：突破月面软着陆、月面巡视勘察；研制月面软着陆探测器和巡视探测器，建立地面深空站；建立月球探测航天工程基本体系，形成重大项目实施的科学有效的工程方法。嫦娥三号任务圆满成功，为我国航天事业发展树立了新的里程碑，在人类攀登科技高峰征程中刷新了中国高度。

站在这样的起点上，嫦娥四号向着更高峰迈进，将任务的工程目标锁定在两个“首次”：人类首次实现月球背面软着陆和巡视勘察；首次实现地月L2点中继星对地对月的测控、数据传输中继。

——有效载荷不同。

嫦娥四号与嫦娥三号的身形和“骨架”相同，携带的装备却大为不同。

“嫦娥四号即将降落的月球背面，对于不少科学研究来说具有天然的优势。月背非常‘干净’，可屏蔽地球无线电干扰。”张熇说，根据着陆区域和科学目标的变化，科研人员对嫦娥四号携带的科学载荷做了很大的调整，把8台有效载荷带往月球背面冯·卡门撞击坑。

——着陆环境不同。

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，位于大型撞击坑、月海、高地（山脉）交汇地区，有利于科学勘察目标的选择，当然也有利于与地球的通信联系。

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靠近南极一个叫冯·卡门撞击坑的地方，这里着陆区面积比虹湾地区小了许多，因为月球背面山峰林立，大坑套小坑，很难找出再大一些、平坦一些的地方，供嫦娥四号安身。嫦娥四号着陆器在凸凹不平的地方软着陆，需要具有比嫦娥三号更准确的着陆精度。

——通信方式不同。

不论人类的探测器飞到多远，都需要深空测控通信系统作为联络的“纽带”。由于深空任务周期长、通信时延大、信号微弱等原因，使深空测控通信实现起来更为困难，无论对星上设备还是对地面设备等都带来了新挑战。对于落在月球背面、没有任何通信信号的嫦娥四号来说，通信显得难上加难。它无法向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。通过早先发射并成功架设在地月拉格朗日L2点的中继卫星，实施与地面的通信信号“接力”，嫦娥四号才得以与地球保持联络。

除了以上五大不同，研制队伍聚焦新情况，从轨道设计、动力下降策略、休眠唤醒策略等方面进行了系统设计，突破一系列关键技术，同时制定了符合任务特征的故障预案，全力铸就嫦娥四号非凡之旅。

59年前

人类拍下月背首张照片

1959年10月7日，苏联“月球三号”探测器传回月球背面的第一张照片后，月球背面的“真容”就第一次被揭开了。1965年7月20日，苏联“探测器三号”传送回了25张画质更好的月球背面照片，从照片中可以看到月球背面有一条长数百千米的链状陨石坑。

人类首次与月背面对面是在1968年，“阿波罗八号”在进行载人登月任务试验的时候，由宇航员威廉·安德斯看到的。他描述说，“月球背面看起来像我在孩提时玩过一段时间的沙堆，它们全都被翻起来，没有边界，到处是一些碰撞痕和坑洞”。2010年12月21日，美国国家航空航天局的“月球勘测轨道器”拍摄了一组月球背面照片，这些照片呈现的细节精细程度创下了历史纪录。根据这些最新照片数据，美国绘制了月球背面数字海拔地形图。

月球背面长啥样？

在月球背面迎接嫦娥四号的将是怎样的环境？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。

此外，月球正面月海很多，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。

虽然只能看到月球的一边，但这并不是说另外一面永远是黑暗的。事实上，当看到整个月球正面的时候，即月中的满月时，它的另一面是黑暗的，当我们看不见它的时候，即月初没有月亮的时候，它的另一面是阳光普照的。

由于迄今为止还没有宇航员或月球车登上月球的背面，人们对它的详细情况除了借助照片判断，其他知之不多。嫦娥四号探测器，将为人类逐步揭开月球背面的神秘面纱迈出关键一步，值得拭目以待。

“嫦娥座驾”了解一下

12月8日，由中国航天科技集团一院抓总研制的长征三号乙运载火箭将嫦娥四号探测器送入预定轨道。此次发射是长征三号甲系列运载火箭的第95次发射，2018年的第13次发射，也是其第5次执行探月工程发射任务。

此前，长征三号甲系列运载火箭已成功将嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥三号、探月工程三期再入返回飞行试验器送入预定轨道，可以称得上是嫦娥奔月的“专属列车”。

长征三号甲系列火箭是我国目前高轨道上发射次数最多、成功率最高的火箭系列，也被授予了“金牌火箭”的荣誉。

从2007年到2018年，长三甲系列火箭先后进行了5次探月工程发射任务，将两颗嫦娥卫星、一颗再入返回飞行器、两颗嫦娥探测器送入预定轨道。中国航天科技集团一院火箭系统总指挥金志强介绍，探月工程任务对轨道高度和入轨精度要求都很高，长三甲系列火箭因其出色的适应能力、多样的发射轨道、精确的入轨精度脱颖而出，成为执行探月工程发射的最佳选择。此次发射成功，再次刷新了我国单一运载火箭年度发射纪录。

为了满足嫦娥四号探测器进入地月转移轨道的入轨精度要求，长三乙火箭研制人员通过产品优选、算法优化等多项措施，使嫦娥四号探测器设计入轨精度进一步提升，较嫦娥三号任务设计入轨精度提升了30%以上，圆满地完成了护送嫦娥奔月的使命。

文/图 新华社