.svg){kind=small}
 .png) 嫦娥四号登陆器（上）和玉兔二号巡视器（下） | |
| 任务类型 | 月球背面着陆、巡视器 |
|---|---|
| 运营方 |  国家航天局 |
| 国际卫星标识符 | 2018-103A |
| 卫星目录序号 | 43845 |
| 网站 | cnsa.gov.cn |
| 任务时长 | 登陆器：预定12个月，现已1934天 玉兔二号：预定3个月[1]，现已1934天 |
| 航天器属性 | |
| 发射质量 | 3,640 公斤[2] |
| 着陆质量 | 登陆器：1,200 公斤[2] 玉兔二号：120 公斤[2] |
| 有效载荷质量 | 登陆器：完全展开全长 5.7 米, 高 4.1 米 玉兔二号：长 1.5 米, 宽 1.1 米, 高 1.0 米 |
| 任务开始 | |
| 发射日期 | 鹊桥号：2018年5月20日 登陆器与巡视器：2018年12月7日 18时23分34.3666秒 UTC[3] |
| 载具 | 长征三号乙改进Ⅲ型（遥30） |
| 发射场 | 西昌卫星发射中心 LA-2 |
| 地月L2点轨道器 | |
| 入轨 | 2018年7月14日[4] |
| 月球着陆器 | |
| 着陆日期 | 2019年1月3日 2时26分 UTC[5] （登陆器连同巡视器） |
| 着陆点 | 南极-艾特肯盆地 冯·卡门撞击坑 45°28′15″S 177°36′20″E / 45.47084°S 177.60563°E[6] |
| 月球巡视器 | |
| 涵盖距离 | 682.77米（2,240.1英尺） 截至2021年3月21日[update][7] |
嫦娥四号是中国探月工程嫦娥工程第二阶段的登月探测器──嫦娥三号的备份星[8]。
嫦娥四号着陆器、“玉兔二号”月球车北京时间2018年12月8日02时23分34.3666秒由长征三号乙改进Ⅲ型运载火箭（遥30）发射升空。月球车上搭载中国、荷兰、德国、瑞典、沙特阿拉伯等其他国家航空组织的科学仪器。12月12日16时45分，进入月球轨道[9]。2019年1月3日10时26分，嫦娥四号探测器着陆在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区，完成世界首次在月球背面软着陆，并通过“鹊桥”中继星传回世界第一张近距离拍摄的月背影像图[10]。这是世界首次实现月球背面软着陆和巡视勘察[11]，同时也是首次在月球的高纬度极地着陆，也是首次月背与地球的中继通信。
2019年11月26日嫦娥四号工程被英国皇家航空学会授予航空团队金牌奖，是153年来首次向中国项目颁发奖项。[12]
发射规划
嫦娥四号最初是作为嫦娥三号的备份。嫦娥三号发射成功后，曾计划不再发射嫦娥四号[13]。
2015年12月2日，国防科工局组织召开了探月工程重大专项领导小组第十四次会议，审议通过嫦娥四号任务实施方案调整报告，确定了继续开展嫦娥四号发射任务[14]。2017年12月，探月与航天工程中心正式宣布嫦娥四号任务计划，于2018年执行两次发射：上半年发射鹊桥号中继星，下半年发射嫦娥四号探测器[15]。
前期准备
为了保证月球背部与地球的通信，在嫦娥四号发射前发射了鹊桥号中继卫星。
鹊桥号中继星
鹊桥号是全球首次发射月球专用通信中继卫星，于2018年5月21日发射往地月拉格朗日L2点。由于月球比地球小，地球和中继卫星之间的信号传播几乎无法遮挡。嫦娥一号卫星系统总指挥兼总设计师叶培建说，希望这颗中继星寿命很长。这样，未来几年如果有别的国家探索月球背面，也可以得到中国中继星的通信服务[16]。
2014年，中国探月工程三期再入返回飞行试验器服务舱曾进入环绕地月L2点的李萨如轨道开展试验，实现了环绕地月L2点飞行三圈，验证了轨道设计、轨道控制和轨道维持技术[17]。
另外，发射鹊桥号卫星的运载火箭还搭载了龙江一号与龙江二号微卫星。龙江一号在地月转移轨道失去控制，龙江二号则完成了不少任务。
发射
2018年12月8日02时23分34.3666秒，嫦娥四号在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射[18]。此次发射任务是长征系列运载火箭的第294次发射。
2018年12月12日16时39分25秒，嫦娥四号进行了近月制动，在变推力发动机点火356秒后，顺利进入近月点100公里、远月点400公里的环月轨道。[19]
2018年12月30日08时55分，嫦娥四号探测器在环月轨道成功实施变轨控制，顺利进入预定的月球背面着陆准备轨道。[20]
着陆
着陆区
着陆器的着陆时间为2019年1月3日10时26分，成功在预选的着陆区月球背面南极-艾特肯盆地（South Pole-Aitken，SPA）内的冯·卡门撞击坑（Von Kármán）着陆，坐标是南纬45.5度，东经177.6度[10][21]。着陆点之后被命名为天河基地[22]。
玉兔二号月球车
着陆器携带着的巡视器名称于2019年1月3日公布，称“玉兔二号”巡视器[23]。1月3日15时07分，北京航天飞行控制中心通过鹊桥号中继卫星向嫦娥四号发出着陆器与巡视器分离指令，巡视器开始分离，于22时22分踏上月面[24]。
截至2020年1月，“玉兔二号”月球车累计行驶357.695米。[25]嫦娥四号着陆器和“玉兔二号”月球车分别于1月2日14时11分和20时30分完成第十三月昼工作，按地面指令完成月夜模式设置，顺利进入月夜休眠。
主要任务
工程目标
科学任务
研制单位
- 工程总体：国家航天局探月与航天工程中心（国家国防科技工业局探月与航天工程中心）。
- 中继星：中国航天科技集团有限公司下辖的中国空间技术研究院。
- 探测器：中国运载火箭技术研究院。
- 运载火箭：上海航天技术研究院。
- 发射和测控任务：中国卫星发射测控系统部。
- 地面应用系统：中国科学院国家天文台。
- 有效载荷：中国科学院和中国航天科技集团有限公司[26]。
技术规格
玉兔二号月球车长1.5米，宽约1米，高约1.1米，有两个可折叠太阳能电池板和六个轮子。顶部有用于地月对话的通讯天线，车身有四台相机共同工作。肩部有两片可以打开的太阳能电池帆板，腿部有六个轮状的移动装置[28]。
月球车采用月昼时工作，月夜时休眠的作息模式。
相机系统
嫦娥四号相机，由其地形地貌相机研制团队，即中国科学院西安光学精密机械研究所研发[29][30]，实际安装了两台相机，高度1.5米，基线长270毫米，以进行立体成像。
香港理工大学团队开发了嫦娥四号用“相机指向系统”，其重2.8千克，长宽深 85x27x16 cm，安装于嫦娥四号登陆器顶端[31]。该系统起云台作用，可以自主旋转，自由度为垂直移动120度，左右转旋350度。
相机系统总成可以保证在-44～55℃温度范围内工作[32]，其完成了月球背面全景照片拍摄[33][34]，但由于自由度限制，所以没有天顶与地心（设备自身）的样貌。
科学仪器
搭载了以下的科学载荷，包括:
- 由中华人民共和国研制的全景相机、红外成像光谱仪和测月雷达，用于获取巡视区的月表图像、探测巡视路线上的月壤厚度和月壳浅层结构；
- 一台与瑞典合作研发的中性原子分析仪，用于观测巡视探测点10-10000伏特能量范围内的能量中性原子及正离子；
- 一台由沙特阿拉伯杜勒国王科技城研制[35]的小型光学成像探测仪；
- 一台德国基尔大学研发的月表中子与辐射剂量探测仪[36]。
- 除此之外还搭载了3项由哈尔滨工业大学、中山大学、重庆大学等中国国内高等院校所研制的科学技术试验项目[27]。
- 月球微型生态系统[37]，在着陆器还带有一个由重庆大学牵头研制的总重2.608千克为生物科普试验载荷罐，里面装有种子和昆虫卵，以测试植物和昆虫是否可以于地球外共同生长[38][39]。该实验载荷罐中除了马铃薯、油菜、棉花、拟南芥、果蝇、酵母6种生物，还有18毫升水、空气、土壤、热控与两个相机，可以在零下60度到零下80度内稳定保持适宜生物生存的温度。如果卵孵化，幼虫会产生二氧化碳，而萌发的植物会通过光合作用释放氧气，希望动植物和微生物一起在容器内建立简单的生态系统[38][40]。2019年1月3日23时18分，地面控制中心发出载荷开机指令，30分钟后地面控制中心发送放水指令。1月5日20时，该实验装置中的低酚棉种子萌发，成为月球上首次长出的地球植物嫩芽[41][42]，也是整个实验中唯一成功生长的生物，共存活了8天20小时45分钟。1月12日，登陆地点进入月夜，载荷因无太阳能电池的电力供给而关机，实验亦宣告结束。载荷内温度在没有电力保温下会降至-170℃，因此载荷内的生物皆无法生存，并将在不久后被分解成无害有机物，永久封存在科普载荷内部[43]。
科研成果
2019年5月15日，学术期刊《自然》在线发表了中国科学院国家天文台、中科院上海技术物理研究所空间主动光电技术重点实验室、中科院地球化学研究所的研究成果，科学家们利用嫦娥四号搭载的可视-近红外成像光谱仪（VINS）的光谱初始观测结果推断出，月球表面存在的低钙辉石和橄榄石矿物可能起源于月球地幔。这也是人类首份月球背面幔源物质初步证据。[44][45]
2019年11月25日，英国皇家航空学会2019年度颁奖典礼在英国伦敦举行，嫦娥四号任务团队获得本年度全球唯一的团队金奖，该奖也是英国皇家航空学会成立153年来首次向中国项目颁发的奖项。嫦娥四号着陆器和“玉兔二号”巡视器已分别结束月夜休眠期，受光照成功自主唤醒，恢复月面工作，进入第十二个月昼工作期。截至目前，嫦娥四号在月球背面的工作时长已超过300天，远远超出设计寿命；“玉兔二号”巡视器克服月背复杂地形等障碍，行驶里程也已超过300米，实现了“双三百”的突破[46][47][48]。
参见
参考文献
- ↑ China says it will launch 2 robots to the far side of the moon in December on an unprecedented lunar exploration mission . Dave Mosher, Business Insider. 16 August 2018.
- ↑ 2.0 2.1 2.2 Chang'e 3, 4 (CE 3, 4) . Gunter Dirk Krebs, Gunter's Space Page.
- ↑ 探月工程嫦娥四号探测器成功发射 开启人类首次月球背面软着陆探测之旅. China National Space Administration. [2018-12-08] （简体中文（中国大陆））.
- ↑ Xu, Luyuan. How China's lunar relay satellite arrived in its final orbit. The Planetary Society. 2018-06-15 [2021-06-12].
- ↑ Barbosa, Rui. China lands Chang'e-4 mission on the far side of the Moon. Nasaspacefight. 2019-01-03 [2019-01-03].
- ↑ Dave Mosher, Shayanne Gal. A scientist at NASA has figured out exactly where China landed its historic lunar mission on the moon's far side. Business Insider. 2019-01-04 [2019-01-16].
- ↑ 嫦娥六/七/八号、月球科研站“安排上了”｜解码“十四五”. 国家航天局. 2021-03-22 [2021-07-29].
- ↑ 张巧玲. 欧阳自远院士描绘嫦娥工程后续蓝图. 科学时报. 2011-12-09 [2012-06-15] （简体中文）.
- ↑ “嫦娥四号”2018年发射 拟在月球背面着陆. 中国日报. 2016-01-14 [2016-01-17] （简体中文（中国大陆））.
- ↑ 10.0 10.1 中国国家航天局. 嫦娥四号探测器成功着陆月球背面 传回世界第一张近距离拍摄月背影像图. 2019-01-03 [2020-12-31].
- ↑ 新京报. “嫦娥四号”将于12月8日凌晨在西昌发射升空. 新浪新闻. 2018-12-07 [2018-12-07].
- ↑ 嫦娥四号工程被英國皇家航空學會授予航空团队金牌獎. [2019-11-26].
- ↑ 资料 - 从“嫦娥一号”到“嫦娥五号. 中国新闻 - 东方网. [2018-12-07].
- ↑ 嫦娥四号将实现世界首次月球背面软着陆. 搜狐新闻. [2018-12-07].
- ↑ 2018年中国将先后发射嫦娥四号中继星和探测器_新闻频道_央视网. 新闻频道 - 央视网. [2018-12-07].
- ↑ 余晓洁; 刘斐. 中国将发射中继卫星实现嫦娥四号在月球背面通讯. 观察者. 2016-03-02 [2017-10-23].
- ↑ 我国航天器首次到达地月L2点. 中国共产党新闻网 - 人民网. [2017-10-23].
- ↑ 胡喆、谢佼. 我国探月工程嫦娥四号探测器成功发射 开启人类首次月球背面软着陆探测之旅. 新华社. 2018-12-08 [2018-12-08].
- ↑ 嫦娥四号探测器成功“刹车” 进入环月轨道飞行. 新华网. 2018-12-12 [2018-12-13].
- ↑ 中国国家航天局. 嫦娥四号探测器成功实施环月降轨控制. 2018-12-30 [2018-12-30].
- ↑ 嫦娥四号. 中华人民共和国国家航天局. 2017-07-04 [2017-10-23].
- ↑ 月球上多了5个中国名字. 新华网. [2019-02-16].
- ↑ 揭晓了：嫦娥四号月球车命名“玉兔二号”-国家航天局. www.cnsa.gov.cn. [2019-01-04].
- ↑ 嫦娥四号着陆器与巡视器顺利分离 玉兔二号在月背留下人类探测器的第一道印迹-国家航天局. www.cnsa.gov.cn. [2019-01-04].
- ↑ 嫦娥四号月背着陆一周年 “玉兔二号”累计行驶357.695米—新闻—科学网. news.sciencenet.cn. [2020-01-03].
- ↑ 26.0 26.1 我国探月工程嫦娥四号探测器成功发射 开启人类首次月球背面软着陆探测之旅. 新华网. [2018-12-08].
- ↑ 27.0 27.1 我国探月工程嫦娥四号探测器成功发射 开启人类首次月球背面软着陆探测之旅－国务院国有资产监督管理委员会. 国务院国有资产监督管理委员会. [2018-12-08].
- ↑ 嫦娥四号月球车外形首次公开 请你来命名！_新闻频道_央视网(cctv.com). 新闻频道_央视网. [2018-12-08].
- ↑ 国社@四川｜“嫦娥”的相机，中国造！. 新华社. 2019-01-18 [2019-01-22] （简体中文）.
- ↑ 付瑞霞. 全景相机让嫦娥“看”得更清晰. 新华社. 2019-01-14 [2019-01-22] （简体中文）.
- ↑ 理大動員跨學科專家支持國家歷史性登陸月背任務. 香港理工大学. [2019-01-22] （繁体中文）.
- ↑ 嫦娥四号全景相机解读：“大眼睛”将在月球背面进行巡视勘查. 科学网. 2019-01-10 [2019-01-22] （简体中文）.
- ↑ 胡喆. 快看！嫦娥四号发回来一组月表全景美照. 新华社. 2019-01-11 [2019-01-22] （简体中文）.
- ↑ 月球表面@嫦娥四号. 全景旅行者.
- ↑ 搭载嫦娥4号 沙特相机拍摄地月高清合影_军事_中华网. military.china.com. [2018-12-08].
- ↑ 中国“嫦娥四号”将搭载4台国外科学载荷. www.chinanews.com. [2018-12-08].
- ↑ Geological Characteristics of Chang'e-4 Landing Site . (PDF) Jun Huang, Zhiyong Xiao, Jessica Flahaut, Mélissa Martinot, Xiao Xiao. 49th Lunar and Planetary Science Conference 2018 (LPI Contrib. No. 2083).
- ↑ 38.0 38.1 China Prepares for Breakthrough Chang'e 4 Moon Landing in 2018. [2018-12-09].
- ↑ David, Leonard. Comsat Launch Bolsters China's Dreams for Landing on the Moon's Far Side. Scientific American. [2018-12-09] （英语）.
- ↑ 重庆大学-微博. [2019-01-05].
- ↑ 蒋云龙; 姚于. 嫦娥四号搭载的棉花种子培育成功 月球上的第一片绿叶（解码·发现）. 人民日报. 2019-01-16 [2019-01-16].
- ↑ 央视新闻. 月面首株嫩芽 嫦娥四号完成人类首次月面生物实验. [2019-01-15].
- ↑ 李星婷. 嫦娥四号科普载荷传回照片 重庆大学的棉花种子在月球上发芽了. 华龙网. 2019-01-16 [2019-01-16].
- ↑ Pinet, Patrick. The Moon’s mantle unveiled. Nature. 2019-05, 569 (7756): 338 [2019-05-16]. doi:10.1038/d41586-019-01479-x （英语）.
- ↑ 嫦娥四号探测成果出炉：人类首份月球背面幔源物质初步证据. 环球网. 2019-05-16 [2019-05-16].
- ↑ 2019 Honours, Medals & Awards. Royal Aeronautical Society. 2019-11-26 [2019-12-09].
- ↑ 2019 Honours, Medals & Awards (PDF). Royal Aeronautical Society. 2019-11-26 [2019-12-09].
- ↑ 153年来首次！嫦娥四号团队获英国皇家航空学会团队金奖. 北京日报. 2019年11月26日 [2019年12月9日].
外部链接
- （英文）中国的嫦娥四号降落在月球的背面，拍摄了第一张照片 － 《天文学 (杂志)》
- （英文）The scientific objectives and payloads of Chang'E4 mission
