“嫦娥四号”看到的月球和背后的故事

1月10日零点，“玉兔二号”巡视器完成出月午设置，恢复工作。

截至1月11日8时，“嫦娥四号”着陆器、“玉兔二号”巡视器和“鹊桥”中继星状态稳定，各项工作按计划实施。着陆器上配置的地形地貌相机完成了环拍，中国科学院国家天文台承担的探月工程地面应用系统根据“鹊桥”中继星传回的数据，处理制作了清晰的环拍影像图。科研人员根据降落相机拍摄的影像图，完成了着陆点周围月面地形地貌的初步分析。

“嫦娥四号”着陆器地形地貌相机环拍全景图（方位投影）

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“嫦娥四号”探测器登陆1月3日月球背面，探测器搭载了由中国科学院空天信息研究院(以下简称“空天院”)研制的巡视器(“玉兔二号”月球车)测月雷达和着陆器低频射电频谱仪有效载荷。1月4日00时20分，低频射电频谱仪成功加电开机，设备自检正常；当日8时42分，测月雷达成功加电开机，设备自检正常。

我国成为国际上首次实现在月球背面开展低频射电天文观测的国家，填补了对100KHz~10MHz低频射电天文方面的科学空白。

“嫦娥四号”着陆器低频射电频谱仪天线月面实地展开图

“嫦娥四号”着陆器低频射电频谱仪示意图

低频射电频谱仪是实现对太阳系和太阳系以外宇宙空间低频射电信号的观测，并对月球表面的电磁环境进行研究。它可以在月昼期间对太阳低频射电特征、月表低频辐射环境进行探测，其功能主要是用于探测太阳爆发产生的低频电场信号。这项技术研究由中科院空天院电磁辐射与探测技术院重点实验室的研究团队攻坚克难，历时两年多成功研制完成。

测月雷达是一种基于月球巡视探测器平台(“玉兔二号”月球车)的高分辨率次表层穿透探测雷达，是通过电磁波对月球浅层地质结构进行探测，其中包括月壤厚度及其分布、漂石和熔岩管等的分布以及月球次表层岩石地质结构等信息。自2003年起，电磁辐射与探测技术院重点实验室的研究团队开展测月雷达的技术研究工作，在近十年间攻克了测月雷达的一系列核心关键技术，成功研发出嫦娥三号测月雷达，国际上首次利用雷达技术实地就位获取了月球局部地区月壤厚度分布和次表层地质结构数据。“嫦娥四号”测月雷达完全继承了“嫦娥三号”测月雷达技术状态。

其实，为了让“嫦娥四号”克服着陆环境带来的严峻挑战，来自中国科学院的科学家们，从里到外、从上到下，为“嫦娥四号”研发了一系列的科学法宝，为探月之旅保驾护航！

1. 能调控温度的“衣服”：高温抗氧化涂层、无机热控涂层&有机热控涂层

“嫦娥四号”需要经历多次变轨才能到达月球表面，为了在极端环境下正常变轨，“嫦娥四号”的多台姿控“发动机”涂覆了硅酸盐所特制的高温抗氧化涂层。

图：在太空的极端环境下，涂层是让仪器保持正常工作的好方法

同时，为了保证“嫦娥四号”的多个载荷在极端空间环境下能正常运转，中国科学院上海硅酸盐研究所和中国科学院上海有机化学研究所为其准备了能调控温度的衣服——无机热控涂层&有机热控涂层，可谓是特制的隔热控温的超级披风。

图：“嫦娥四号”探测器身披“超级披风”，将在月球背面开展科学探测

 

2. 导航法宝：中继星

图：当“嫦娥四号”位于月球背面时，无法和地球直接通信，必须在“鹊桥”中继星的帮助下

装载有伞状抛物面天线、测控天线和数传天线的中继星，能准确标记出“嫦娥四号”奔向月球的轨道，防止它“迷路走丢”。

3.  高精度定位刻度尺：VLBI测轨分系统

图：VLBI测轨分系统精确标记嫦娥“轨迹”变化

中国科学院上海天文台研制的VLBI测轨分系统将精确的标记出“嫦娥四号”着陆器和中继星的每一次“优雅的转身”和“前进的步伐”，有效提高了快速定轨精度，为“嫦娥四号”任务的中继星到达预定轨道和着陆器的月球背面之旅进行精准“导航”，为任务的圆满完成做出了重要贡献。

4.  “激光尺”与“3D眼镜”：激光测距敏感器与激光三维成像敏感器

图：由“激光兄弟连”推出的激光测距敏感器

“嫦娥四号”飞入月球表面30公里轨道以后，由中国科学院上海技术物理研究所与上海光学精密机械研究所这支王牌“激光兄弟连”研制的激光测距敏感器开始工作，在不断测量着陆器与月面的距离。

到了离月面100米的悬停点时，这趟38万公里的“奔月马拉松”进入最紧张的冲刺阶段。

图：“嫦娥四号”装备的“3D眼睛”—激光三维成像敏感器

“嫦娥四号”启动中国科学院上海技术物理研究所研制的激光三维成像敏感器，仿佛戴上“3D眼镜”，能够对月面实施瞬间高精度三维成像，主动避开障碍物或者凹坑，保障着陆器平稳着陆。

 

5.   巡视器的“彩色”眼镜：红外成像光谱仪

图：“嫦娥四号”携带的红外成像光谱仪

当“嫦娥四号”的巡视器抵达月球上的科学考察点时，由中国科学院上海技术物理研究所研制的红外成像光谱仪会择机开始工作，获取月表指定位置的精细光谱信息，为月面巡视区矿物组成分析提供科学探测数据。

这场探月的征途，伴随着在月背的顺利着陆，“嫦娥四号”已经迈出了历史性的一步。让我们一起祝福“嫦娥四号”在月背的科学探测顺利开展，致敬为“嫦娥四号”迈出的每一步默默奉献的科学家们，期待“嫦娥四号”为人类探索月球的新篇章贡献力量！

最后，握好手机，来看嫦娥四号”着陆器地形地貌相机环拍全景图（圆柱投影）“

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来源：央视新闻、中国科学院空天信息研究院（筹）、科学大院、中国科学院上海分院、中国科学院国家天文台