月背探測(cè)有多難

嫦娥四號(hào)探月的每一步面臨的挑戰(zhàn)都不可小覷。

挑戰(zhàn)一：至少數(shù)分鐘的通信延遲

月球的一面對(duì)著地球，而另一面則永遠(yuǎn)背對(duì)著地球。嫦娥四號(hào)任務(wù)與嫦娥三號(hào)任務(wù)的首要不同，就在于探測(cè)器降落地點(diǎn)由月球正面改為了月球背面，這就使得探測(cè)器與地球的直接通信信號(hào)受到月球遮擋，必須通過(guò)“鵲橋”中繼星進(jìn)行信號(hào)中轉(zhuǎn)。

2018年5月21日，八院研制的長(zhǎng)征四號(hào)丙運(yùn)載火箭成功將“鵲橋”中繼星送入地月轉(zhuǎn)移軌道，衛(wèi)星隨后進(jìn)入軌道，為后續(xù)著陸器、巡視器與地面站之間的測(cè)控和數(shù)據(jù)傳輸提供中繼服務(wù)。

隨之帶來(lái)的問(wèn)題是，地球與巡視器間的通信延時(shí)大大增長(zhǎng)。

不同于嫦娥三號(hào)任務(wù)時(shí)，科研人員可以在監(jiān)控屏前實(shí)時(shí)觀察到巡視器對(duì)指令的執(zhí)行狀況，此次從指令發(fā)出到行動(dòng)圖像傳回，至少有數(shù)分鐘的延遲。

科研人員為此計(jì)算并設(shè)定了巡視器每項(xiàng)行動(dòng)的最大耗時(shí)，連同每次行動(dòng)指令一同發(fā)送，同時(shí)賦予巡視器一定的自主功能，以便有效應(yīng)對(duì)可能的突發(fā)狀況。

挑戰(zhàn)二：漫長(zhǎng)月夜靠誰(shuí)供給能量

一個(gè)月夜相當(dāng)于地球上14天。同時(shí)，月夜最低溫度可達(dá)到零下180攝氏度。

在沒(méi)有光照的漫長(zhǎng)黑夜里，對(duì)于依靠太陽(yáng)能提供能量的嫦娥四號(hào)著陸器和巡視器，如何憑借自身存儲(chǔ)的能量，安全度過(guò)月夜將是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

科研人員提出休眠喚醒的概念：當(dāng)太陽(yáng)緩慢地升起時(shí)，著陸器和巡視器將開(kāi)始忙碌的14天工作——著陸器在原地實(shí)施科學(xué)探測(cè)，巡視器則“東奔西走”開(kāi)始探測(cè)。

而當(dāng)月夜降臨時(shí)，巡視器會(huì)為自己找好棲身之所，收起桅桿，合上太陽(yáng)翼，開(kāi)始休眠。一直到太陽(yáng)照射到月球車(chē)太陽(yáng)翼的電池片上，喚醒“沉睡”的巡視器和著陸器，開(kāi)啟又一次勘測(cè)。

挑戰(zhàn)三：著陸區(qū)地形崎嶇撞擊坑大且密

嫦娥四號(hào)著陸區(qū)是位于月球背面南極-艾特肯盆地的馮·卡門(mén)撞擊坑，地形崎嶇，撞擊坑大且分布密集，這對(duì)著陸區(qū)的選擇和著陸精度提出了更高要求。

此外，巡視器還要面對(duì)月球表面晝夜溫差變化大、低重力環(huán)境以及細(xì)小微塵的污染等問(wèn)題。

比如，月球重力只有地球的1/6，科研人員要針對(duì)這種低重力環(huán)境，對(duì)巡視器的移動(dòng)速度、距離、越障能力等狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行充分的地面力學(xué)分析和驗(yàn)證，并結(jié)合月面散落的隕石和撞擊坑的狀態(tài)，使其具有一定的障礙識(shí)別和自主避障能力。