嫦娥四号精确着陆位置首次公开自然发布中国团队研究成果

作者: 责任编辑NO。卢泓钢0469 2019-09-25

本年1月,嫦娥四号勘探器成功登陆月球反面,敞开人类历史上的初次月背之旅。但少有人知的是,嫦娥四号阅历了一段惊险的避障飞翔,屡次调整姿势和轨道,才确认终究着陆点。

根据嫦娥四号回传的印象等材料,来自我国科学院、我国空间技能研讨院等单位的科学家重构了嫦娥四号的着陆进程,并准确认位了嫦娥四号的着陆方位。北京时间9月24日,相关研讨成果在《天然-通讯》宣布。

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嫦娥四号准确着陆方位初次揭露

2019年1月3日,经过20多天的地月搬运、近月制动、环月飞翔,嫦娥四号勘探器终究在月球反面的冯·卡门碰击坑内成功完成软着陆。整个着陆进程没有来自地球的无线测控和遥测数据,悉数依托自主操控。

据了解,嫦娥四号无法在月球反面进行无线测控,鹊桥号中继卫星接纳的遥测数据(包含勘探器的高度、加速度和姿势)也暂时不能运用。这使得嫦娥四号的着陆轨道很难确认。

可是,这些问题能够经过根据着陆图画的定位技能得到处理。嫦娥四号搭载的下降相机,正是此次研讨发现的“功臣”之一。

据了解,这台下降相机的体魄跟微单相机差不多。它在嫦娥四号下降期间开机,为不一起段、不同高度的下降区域拍照了多张高频序列图画,完好记录了嫦娥四号的着陆进程。

在嫦娥四号成功着陆后,这些图画经过鹊桥号中继卫星传回地球。根据其间的180张图画、玉兔二号导航相机拍照的图画及此前嫦娥二号数字高程模型和正射印象图堆集的地势数据,研讨团队准确认位了嫦娥四号的着陆方位:月球的东经177.5991°,南纬45.4446°,高程为负5935米。

研讨人员定位的嫦娥四号着陆方位。图自《天然》。

值得注意的是,这些图画数据的成像方法不同,分辨率也有所差异。研讨团队处理了不同图画的联合处理问题,得以完成着陆方位的准确认位。

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根据着陆图画重构嫦娥四号着陆轨道

嫦娥四号的着陆精度要求很高,一旦失误就将“失之毫厘谬以千里”。为了能在动力下降阶段有用减速,嫦娥四号运用了具有7500牛推力的发动机。整个动力下降阶段详细又包含主制动、姿势调整、笔直下降、悬停和避险、缓降五个阶段。

根据姿势调整阶段后的笔直姿势序列图画,研讨团队使用拍摄丈量光束法平差技能,重构了嫦娥四号的着陆轨道。

嫦娥四号的着陆轨道。图自《天然》。

重构轨道显现,嫦娥四号抵达间隔月面5635米的高度时,以85米/秒的速度笔直下降,逐步挨近着陆区。向4130米的高度下降时,嫦娥四号向北移动77米,穿过了一个直径约为200米的碰击坑。抵达4130米的高度后,它减速至51米/秒,并继续调整轨道。

下降到1495米的高度时,嫦娥四号的轨道开端向西北方向调整。西北面有一些直径约为70-100米的小碰击坑,全体地势比较平整。期间,嫦娥四号向西北方向移动了44米,下降到间隔月面99米的高度。

此刻,嫦娥四号进入悬停和避险状况。为了跳过妨碍,大约13秒后,嫦娥四号向西南方向移动了12米,穿过直径为25米的碰击坑。间隔月面30米时,嫦娥四号缓慢笔直下降,终究安全着陆。整个下降进程继续了大约12分钟。

嫦娥四号着陆进程在下降相机上的投影。图自《天然》

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终究着陆点被五个碰击坑所围住

2013年,我国首个无人月球勘探器嫦娥三号成功登陆月球。与嫦娥三号构成显着差异的是,嫦娥四号的着陆进程要弯曲得多。

嫦娥三号的着陆点坐落月球正面的雨海盆地北部,最低点飞翔轨道约长450公里。这一路的地势相对陡峭,最大高程改变约为800米。

嫦娥四号最低点飞翔轨道相同约长450公里,可是着陆区域在月球最大、最陈旧的的环形山南极-艾特肯盆地内,地势崎岖适当剧烈。它先后飞过了高地中的凹坑、凹坑中的高地,期间的最大高程改变约为6000米。

蓝线和橙线别离代表嫦娥三号和嫦娥四号最低点飞翔轨道的高程改变。图自《天然》

在间隔月面8-6公里的高度范围内,嫦娥四号进行了快速的姿势调整,并校对了飞翔误差,确保安全着陆。

研讨显现,嫦娥四号终究是在一个退化碰击坑的缓坡上着陆。北边有一个直径为25米的碰击坑,嫦娥四号距其边际仅8.35米。一起,嫦娥四号还被五个直径约为10-25米、深度约为1-3米的碰击坑所围住。

图a到c为不同图画数据所显现的嫦娥四号着陆方位。图d为研讨人员根据图画数据生成的三维地势图。图自《天然》

现在,嫦娥四号的着陆地址已被命名为“银河基地”。据《人民日报》报导,9月23日,嫦娥四号和玉兔二号安全度过了长达14天的月夜极低温环境,成功自主“唤醒”,开端进入第十个月昼作业期。

论文称,着陆轨道等研讨结果将为研讨月球反面的操控点、高精度月球测绘以及随后的月球勘探供给丈量数据,也为将来航天器在太阳系内的自主着陆(比如在小行星外表着陆)供给了参阅根据。

论文全文地址见《天然》官网:《Descent trajectory reconstruction and landing site positioning of Chang’E-4 on the lunar farside》

https:///articles/s41467-019-12278-3

采写:南都记者冯群星

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