嫦娥四號怎樣落月？揭秘“四姑娘”的落月“神器”

嫦娥四號探測器1月3日在月球背面軟著陸。中國航天科技集團五院西安分院為嫦娥四號探測器研制的測距測速敏感器(也稱落月雷達)、數傳設備及為嫦娥四號中繼星“鵲橋”研制的中繼通信分系統等設備是“四姑娘”落月的必備“神器”。

西安分院嫦娥四號探測器的研制人員正在討論問題。　蘇宏偉 攝

月球背面的地形與月球正面有很大不同，據之前的太空探測器發回的月球背面照片顯示，月背有很多高山和低洼處，起伏不定。而“四姑娘”將落到月背南極--艾肯特盆地，這與“三姑娘”落在月球正面相對平坦的地形環境是十分不同的，也為“四姑娘”的落月增加了極大的困難。

在繞月飛行階段，地面會向嫦娥四號探測器注入落月相關的信息和參數，提前告訴“四姑娘”怎么落月、什么時候落月、落到什么地方。在落月過程中，“四姑娘”在月球背面工作，地面的科研人員只能通過“鵲橋”與“四姑娘”進行交流。西安分院為“鵲橋”研制的中繼通信分系統可以實現地面與“四姑娘”的對話。

西安分院嫦娥四號探測器的研制人員正在討論問題。　蘇宏偉 攝

即使這樣，通過嫦娥四號中繼星這座高空數據中轉站傳遞信息，難免會產生時間差，帶來信號傳遞的延緩。而整個落月過程時間短、速度快，“四姑娘”就需要在測距測速敏感器的幫助下導航落月。西安分院為嫦娥四號研制的測距測速敏感器通過把握速度和距離的信息，可以使“四姑娘”輕盈落月。測距測速敏感器類似于日常生活中汽車的行車雷達和倒車雷達，將極大方便“四姑娘”控制身姿順利“泊車”，可以說，測距測速敏感器是嫦娥四號探測器尋找落月路的明亮雙眼。為了研制出這個升級、優化版的測距測速敏感器，西安分院的設計師們開展了艱苦卓絕的攻關。其中吊車試驗和校飛試驗就做了多次，用來模擬驗證測試測距測速敏感器的性能指標滿足需求。

西安分院嫦娥四號測距測速敏感器研制負責人劉瑞冬回憶說：“校飛試驗是在夏天完成的，試驗隊員都經歷了地面40多度高溫和飛機上0度作用低溫的‘冰與火’的考驗。”

在嫦娥四號探測器之前，西安分院投入了大量科研力量，為已經發射成功和開展試驗驗證的嫦娥一號、嫦娥二、嫦娥三號、嫦娥五號飛行試驗器以及嫦娥四號中繼衛星“鵲橋”提供了大量關鍵系統產品。

西安分院領導為嫦娥四號探測器試驗隊授旗。　蘇宏偉 攝

西安分院院長李軍介紹，在探月工程任務中，西安分院承擔了關鍵的系統產品，為實現探月工程前兩步的實現發揮了關鍵的作用，研制的數傳系統設備，先后傳回了中國第一幅月面圖像、第一幅虹灣月面圖像、第一幅著陸月球、玉兔月面行走和嫦娥三號與玉兔“兩器互拍”圖片，人類第一幅距地7500萬公里處圖塔蒂斯小行星的圖片；研制的X頻段測控應答機成功驗證了中國深空測控體制，測控全向天線和信標天線為掌握嫦娥系列衛星與地面的通信及定位、定軌工作發揮了重要作用；研制的測距測速敏感器為嫦娥三號實現落月懸停和月面軟著陸做出重大貢獻。

在嫦娥四號任務中，西安分院為去年5月發射的嫦娥四號中繼衛星研制了測控分系統、天線分系統、中繼通信分系統，使得“鵲橋”可與地球保持全天候的通信，“照亮”了嫦娥四號駕臨月球背面之路。