揭穿中中原人民共和国一意孤行于登录月亮背面

2019-10-04 12:41 来源:未知

日前,中国成功实现了人类首次对月球背面的探测器登陆,对于中国突破技术难点完成这一创举的目的,日本方面进行了分析。image.png  据2019年1月18日报道,中国的无人探测器“嫦娥4号”实现了世界首次的月球背面着陆。以美国的阿波罗号为代表,此前人类航天器的着陆的地点均为月球正面。  背面从地球无法看到,同时难以实现直接通信,因此着陆难度更大。月球的正面和背面在地形和结构等方面存在明显差异,在月球和地球的历史研究和资源探测等方面被期待取得成果。  嫦娥4号成功登陆月球背面为人类更深入了解月球带来可能  北京时间2019年1月3日,嫦娥4号在靠近月球南极的“冯·卡门陨石坑”(Von Kármán crater)的内侧着陆。当其拍摄的月球背面的影像被传回时,北京的控制中心一片欢声。  人类从地球看不到月球的背面。这是因为月球在绕地球公转一周的时间里也刚好完成1周的自转,因此,朝着地球的总是月球正面。  如果航天器要在月球的背面着陆,月球本身将成为障碍,也无法与地球直接通信。此前,如何将来自地球的指令电波发送至探测器、并将探测器的数据传回地球成为主要难题。  此次,中国预先向月球的背面发射了传送电波的通信卫星,通过卫星来中继电波,从而解决了问题。2018年5月发射的中继卫星“鹊桥”从地球看恰好在月球的后方,并处于既能看到月球背面,又能看到地球的轨道上。位于月球背面的嫦娥4号通过这一“鹊桥”实现了与地球的通信。  一方面,月球不像地球和火星那样拥有大气,这也使得着陆变得困难。因为无法通过降落伞减速,因此必须通过引擎喷射来实现减速,并在保持姿态的前提下着陆。着陆需要精准的控制,对技术水平要求很高。据广泛流传的说法,阿波罗11号在月球正面着陆之际,携带的计算机因超负荷而无法工作,宇航员只能通过手动着陆。  既然如此困难,为何还要在月球背面着陆呢?这是因为通过从月球上空的探测发现,正面和背面存在明显差异。  在月球正面,遍布着从地球看起来犹如兔子形状的被称为“月海”的部分,但背面几乎没有。正面被称为月海的部分由玄武岩构成,而背面则主要由被称为斜长石的岩石构成。从目前掌握的知识,月球地壳的厚度也是背面厚于正面。  按主流理论,月球和地球是在大约46亿年前、由原始地球和火星大小的巨大行星相撞而形成的。一般认为相撞之后的月球覆盖着粘稠的熔化的岩浆,随后不断凝固。  不过,据称凝固的方式并不一致,背面较厚的地壳形成于比正面更加古老的时代。如果调查背面的情况,或许能弄清更遥远时代的月球和地球。“月球与地球不同,约40亿年前的状况仍大量被保留着”,日本国立天文台助教荒木博志表示。  另外,嫦娥4号着陆的冯·卡门陨石坑是更为巨大的洼地,即南极-艾肯盆地(简称SPA)中的一部分。一般认为,这个盆地是因39亿年前巨大陨石撞击而留下的痕迹,由于陨石的撞击,表面被掀开,内部的岩石熔化后覆盖了表面。荒木期待的表示“如果弄清在盆地形成之后发生过什么样的火山活动才形成现在的面貌,将得知月球是如何演化的”。  不仅是科学探测,以水为代表的资源调查也被寄予期待。这是因为在月球的南极和北极附近,存在处于山的影子中、太阳光永远无法照射到的地方,这些地方被期待存在大量的水。  水在人类从月球迈向火星、推进太空开发方面被视为重要资源。因为其不仅能在未来建设月球基地等时候成为人类的饮用水,还能分解为氧气和氢气,从而获得制造火箭燃料的原料。  据称,嫦娥4号还将与中继星配合,从月球通过电波对宇宙进行观测。频率低的电波由于覆盖地球的电离层等影响,从地面进行观测时难以使用。但如果是月球的背面,则不会受到电离层和人工电波的影响。这或将成为未来利用建在月球的射电望远镜来观测宇宙诞生之初奥秘的第一步。

《日本经济新闻》12月29日文章,原题:中国探月领先世界一步中国发射了为实现在月球背面着陆的探测器,计划最早2019年1月初就在世界范围内首次发起相关挑战。月球正面与背面的地形和构造等存在明显差异,通过实际着陆展开调查,不仅在科学研究方面,还有望在水资源等调查上取得成果。进入21世纪后,成功让探测器在月球着陆的只有中国。此次通过挑战月球背面着陆,中国有望在月球开发领域领先世界一步。

千百年来,月亮带给人们无尽想象,寄托着人们的“悲欢离合”。人们尝试通过肉眼或者机械镜头接近它,美国人甚至成功踏上了它的领地,但“月之暗面”的谜底从未有人揭晓。 由于月球自转周期和公转周期相等,加上被地球潮汐锁定,地球强大的引力让月球总是一面朝向地球。所以我们在地球上只能看见月球的正面,而背面总是看不见。 虽然难以看到,月球背面的科学探测意义却很重大。那里避开了来自地球的大量电磁干扰,处于一种电磁波“宁静区”。在这样“干净”的电磁环境中,探测器可以接收到更多微弱信号,例如宇宙形成早期发出的短波。 人类通过多次环月探测发现,月球背面分布着大大小小的天体撞击坑。这片神秘区域到底经历过怎样的天体活动? 科学家分析,这些撞击坑有的在几十亿年前生成。能否通过它们找到宇宙起源的蛛丝马迹? 嫦娥四号在月背成功着陆后,有望为解开这些谜题迈出关键一步。

中国的无人探测器“嫦娥4号”于2018年12月8日发射,4天后进入环月轨道。按计划,“嫦娥4号”将在靠近月球背面南极的“冯·卡门陨石坑(Von Kármán crater)”着陆。中国还将利用“嫦娥4号”携带的月球车“玉兔号”调查月球背面由哪些矿物构成。

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月球在环绕地球1周的时间里正好自转1圈,因此永远是正面对着地球。月球背面从地球上完全无法看到,同时与地球的直接通信也难以实现。单纯发射探测器的话,要实现成功着陆存在困难。

探月工程嫦娥四号任务着陆器

为此,中国此前一直在推进准备工作。其中一项准备就是发射在月球背面和地球间实现通信中转的卫星。这一中继卫星从地球来看处于月球的背面,目前已进入卫星能保持稳定位置的环绕“拉格朗日L2点”的轨道。处于在覆盖月球背面的同时又能看到地球的位置,因此能够实现着陆的探测器和地球间中继通信。

月球的背面有什么 至今,还没有宇航员或月球车登上月球的背面。对于月球背面的情况,我们只能通过苏联和美国探测器传回的照片进行推断。 无论从物质成分、形貌构造,还是岩石年龄上对比,月球正面和背面都有很大的差异。 如果把月球背面比作人的“面孔”,那这张“面孔”并不漂亮——那是一张“麻子脸”。月球背面陨石坑的数量比月球正面要多得多,放眼望去随处可见。 从形貌构造上看,月球背面陨石撞击坑的密度明显大于正面。密密麻麻的陨石坑似乎能够说明,月球背面由于毫无遮拦地暴露在太空里,因而遭遇了大量天体的直接撞击。 经年累月,月球就像一个“盾牌”,为地球挡住陨石,“守护”地球的安全。 月球正面相对平坦,地势起伏主要以绵延的山峦为主。相比之下,月背的“皱纹”更多,布满了沟壑、峡谷和悬崖,地势更加复杂险峻。 这张“面孔”还有几处比较大的“痤疮”。暗斑中的物质与月面的普通物质相比有很大的不同。至于这些物质的成分,正是嫦娥四号此次探测的任务之一。 月球背面还是个“厚脸皮”。它的月壳从整体来讲比正面要厚。导致月壳厚度不一样的原因众说纷纭,目前还是天文学界的未解之谜。 不过,“厚脸皮”为月球背面的“白肤色”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。 科学家研究认为,月球正面的月壳很薄,暗色的熔岩很容易破缝流淌在表面。由于月球背面的月壳很厚,熔岩无法溢出,所以颜色比正面要“白皙”得多。 月球上共有22个月海。其中19个月海都分布在月球正面,只有莫斯科海、智海、东海这3个很小的月海分布在背面。 从成分上看,月球正面的月海玄武岩覆盖面积约占正面的60%,而背面几乎都是高地斜长岩。从地质年龄上看,月球背面也比月球正面要古老。月球背面的古老地层中,也许蕴藏了月球、地球甚至太阳系形成的秘密。 此外,月球背面还具有独特的电磁环境。由于受到月球本身的遮挡,月球背面几乎不受来自地球的磁干扰。这使得月背处于一种非常“干净”的磁环境中。 与此同时,月球背面也完全暴露在太阳风和各种宇宙射线之下。这既是对着陆月球背面的探测器的巨大考验,也是未来太空观测所需要的独特观测环境。 着陆月球背面将面临哪些挑战 由于月球背面的独特性,着陆月球背面并非易事。从上世纪50年代开始,人类向月球发射了100多次探测器,但还从没有探测器在月球背面着陆开展就位探测。 1962年4月26日,美国“徘徊者4号”探测器撞击月球背面。它成为首个在月球背面硬着陆的探测器,但并未传回任何数据。 嫦娥四号将面临比以往探月任务更大的挑战。由于月球背面山峰林立,陨石坑密布,很难找出大一些、平坦一些的地方。 相对于嫦娥三号着陆的虹湾地区,嫦娥四号着陆器在凹凸不平、面积狭小的地方着陆,需要具有比嫦娥三号更准确的着陆精度。 精准着陆需要快速高效的深空测控通信系统。由于月球正面的遮挡,月球背面没有通信信号,无法与地球实时通信。因此,嫦娥四号与地面的通信联络要由“鹊桥”中继卫星担任,借助“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”。 落月过程,地球上无法直接看见,所有的信息都需要在中继星“鹊桥”的中转下完成传输,这无疑大大增加了落月任务的风险。因为整个落月过程由我国航天器制导、导航与控制系统自主操控,加之回传画面的延迟,所以对地面人员来说,嫦娥四号的着陆过程近乎是“盲降”。 由于月球背面崎岖不平,嫦娥四号着陆成功后,巡视器行进过程中同样将要面对很多挑战。 据了解,嫦娥三号月球正面着陆区地形起伏仅800米,而嫦娥四号月球背面着陆区地形起伏达到了6000米。简单来说,嫦娥三号落的是平原,嫦娥四号去的是山区。 为了使嫦娥四号巡视器能在月球背面正常开展巡视探测,科研团队在嫦娥三号的基础上,对巡视器移动能力进行了强化。 特别是在巡视器应对意外状况方面,科研人员开展了多项系统试验,并把每一个试验变化分解成多个环节,逐一开展详细验证。他们对石块落入车轮内部、驱动机构频繁启停,以及巡视器极限移动等状况均进行了逐一测试,对巡视器的移动速度、距离、越障能力等状态和参数,进行充分的地面力学分析和验证,并形成了应对方案。 为了提升嫦娥四号巡视器的通过性、机动性以及地形适应性,科研人员还提升了巡视器的“智能”水平和“自主性”,使其具有一定的障碍识别和自主避障能力。 此外,嫦娥四号还将面对月球背面更加猛烈的太阳风和宇宙射线的冲击。为使嫦娥四号经受住这些考验,科研人员对嫦娥四号的相关电子元器件都进行了强化。

一般认为在月球的正面和背面,地形等明显不同,形成方式也存在差异。例如在月球正面,从地球上看起来发黑的被称为“海”的部位很多,但在背面,发黑的部位几乎不存在,大部分都是看起来明亮的部位。一般认为,发黑的月海是在月球形成之后由内部喷出的溶岩扩展并凝固而成,呈现比较平坦的地形。另一方面,明亮的部分则多为起伏较多的地形。

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此外,月海主要由被称为玄武岩的岩石构成,而明亮的部位则由被称为斜长石的岩石构成。通过调查重力场等举措,科学家已经发现从月球地壳的厚度来看,背面比正面更厚。如果在背面着陆并成功收集到更加详细的数据,将有望在月球构造和历史等的研究方面取得进展。

为什么要选择在艾特肯盆地着陆 此次嫦娥四号任务,将实现人类探测器首次在月球背面软着陆和巡视。着陆区域——艾特肯盆地,是月球背面一座巨大的撞击陨石坑。 科研人员正是出于一系列精密的科学研究考虑,将嫦娥四号的着陆地点选在艾特肯盆地。欧洲人很早就提出想去艾特肯盆地进行就位探测的设想,但由于各种原因没有实施。 根据目前的划分,月球分为三大地体,即克里普岩地体、斜长高地岩地体、艾特肯盆地地体。前两个地体,美国、苏联都着陆巡视探测过,只有艾特肯盆地地体没有人类探测器近距离就位探测过。 因此,就近距离巡视探测而言,这块区域目前属于“处女地”。嫦娥四号着陆在这一区域,在科学上必然会有很多新的发现。 在整个太阳系固体天体中,艾特肯盆地是最大最深的盆地。这个盆地直径大概2500公里,深度约12公里。 一个深度约12公里的地质剖面,是非常好的研究对象。嫦娥四号在艾特肯盆地开展探测,就可以获取月球深部物质的信息,相信会在科学上有很大的惊喜。 总体上,月球背面的岩石更加古老。从时间维度上,若我们获取更古老的岩石样本,对我们了解月球的演化过程会有很大的帮助。 天文学家一直梦想能够进行低频射电天文观测,更深入地探索宇宙奥秘。然而,由于地球磁场和大气的屏蔽作用,在地面上无法开展低频射电天文观测。在月球正面开展低频射电天文观测也受到地球磁环境的干扰,观测效果不佳。而磁环境非常“干净”的月球背面,则是开展低频射电天文观测的绝佳区域。 嫦娥四号着陆器在月球背面软着陆后,将开展月基低频射电天文观测研究,预期还可以获得一批原创性、领先世界的科学成果。这些成果将填补射电天文领域在低频观测段的空白,促进对月球早期演化历史的新认知,对研究地球的早期历史也有重要价值,从而推动月球天文观测科学研究的深入。 我们都知道,月球蕴藏着丰富的矿产和能源资源,开发和利用月球资源是人类进行月球探测的源动力之一。 虽然月球背面与正面一样,都存在着含量丰富的矿产资源,但由于地球遮挡了侵袭月球正面的太阳风,月球背面毫无遮拦。因此,科学家估计月球背面的月海中,可能会有比正面浓度更高的核聚变材料氦-3。 通过嫦娥四号对艾特肯盆地的地形地貌、矿物组份、巡视区浅层结构、地幔物质等进行科学探测与研究,将为月球资源的开发利用提供极有价值的第一手资料,推动月球资源开发利用研究进程。 任务艰巨,使命光荣。嫦娥四号实现在月球背面的软着陆,将是中国航天创造的又一个人类首次。任务的成功将为建设航天强国迈出重要一步,同时也将把我国航天技术提升到一个新的高度。

冯·卡门陨石坑是在巨大陨石撞击月球背面而形成的广阔的南极艾肯盆地之中,由更小的陨石撞击而形成的。附近有很多被称为辉石的矿物,一般认为大概是由于陨石的撞击导致表面被吹走,内部岩石熔化之后覆盖了表面。日本国立天文台RISE月行星探测讨论室助教荒木博志解释称“如果弄清在盆地形成之后,发生过什么样的火山活动才形成现在的状态,将得知月球发生过怎样的演化”。

另外,一般认为,月球的北极和南极可能有水存在。冯·卡门陨石坑靠近南极,在环绕陨石坑的高高的山地的影子里,太阳光照射不到,存在发现水的可能性。水不仅将成为人类的饮用水,还将成为分解氧气和氢气、制造火箭燃料的材料,在宇宙中被视为重要资源。

在截至目前的各国探月研究中,有关月球背面的数据不断积累,这也是此次挑战的背景。这是因为“着陆需要地形等详细的数据”。以2007年发射、在环绕月球的同时调查详细地形等的日本探测器“月亮女神”为代表,2010年前后起美国的“月球勘测轨道飞行器(LRO、Lunar Reconnaissance Orbiter)”和“月球陨坑观测和遥感卫星”、印度的“月船1号”等相继对月球进行了探测。中国则先后在2007年和2010年发射了“嫦娥1号”和“嫦娥2号”。

不过,在美国通过阿波罗计划将人类送上月球之后,让探测器在月球着陆的计划几乎都没有成功。在1976年前苏联的“月球24号”着陆到2013年中国的“嫦娥3号”在月球正面着陆,这之间存在37年的空白。之后截至2018年3月举行了民间团队的月球无人探测比赛,但无一团队的探测器在期限内抵达月球。进入21世纪后,在月球实现着陆的只有中国的探测器。

美国总统特朗普2017年提出再次将人类送上月球的计划,随后全球对探月的关注出现升温。不仅是国家,民营企业的月球旅行和月球资源开发等计划也浮出水面,但都没有明确的时间和具体的计划。

提出成为“航天强国”、积极推进太空开发的中国将月球探测定位为重要计划之一。继嫦娥4号之后,正在推进2019年发射嫦娥5号、从月球带回岩石等的样品的计划。在全世界展开月球探测和开发竞争的背景下,中国已经领先一步,这似乎确定无疑。

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