嫦娥四号：华丽逆袭的“备胎”

采访专家

张厚英（中国空间学会副理事长、原中国载人航天工程应用系统总指挥）

2018年12月8日凌晨02:23分，嫦娥四号月球探测器由长征三号乙改进型运载火箭成功发射。嫦娥四号将对月球背面南极艾特肯盆地开展着陆巡视探测，实现人类首次月球背面软着陆和巡视勘察。

从“备份”到“备受瞩目”

这几年，有个叫做“备胎逆袭”的词语很火，但谁能想到，如今备受瞩目的嫦娥四号，最早的身份竟是“备胎”，甚至一度计划取消发射！

2013年12月14日，嫦娥三号月球探测器在月球西北部成功软着陆，中国成为世界上第四个掌握月球探测登陆技术的国家。但与此同时，作为嫦娥三号备份星的嫦娥四号，身份就异常尴尬了。

所谓“备份星”是指在先导星工作失效的情况下，接替先导星工作的卫星。在嫦娥系列卫星中，嫦娥一号、三号、五号这几个奇数命名的探测器是先导星，偶数则为正星的备份星。也就是说，嫦娥四号诞生之初，是个不折不扣的“备胎”。

因此，关于“嫦娥四号做什么”的讨论，相关科研人员一度产生了分歧，争执辩论了2年时间，有人甚至提出“节约资金不发射”的主张。举棋不定之时，“嫦娥”系列月球探测器总指挥兼设计顾问叶培健院士站了出来，他不仅主张发射嫦娥四号，还主张让嫦娥四号到月球背面去看一看。

按照最早的计划，即便嫦娥四号进行发射，降落点也在月球正面。但叶培健院士却认为，再落一次月球正面意义不大，他向主管领导提议，“落到月球背面，成功了是一大亮点，即便不成功，也是人类第一次，可以原谅。”功夫不负有心人，有关单位组织了多次讨论之后，终于通过了月球背面降落的方案。

2018年8月15日，中国国家国防科技工业局探月与航天工程中心正式对外公布嫦娥四号月球探测器——着陆器和月球

“鹊桥”牵线，“长三”铺路

不过，降落月球不是车场倒库，正面背面一字之差，技术难度却是天壤之别，最棘手的就是通信问题，也是人类从未涉足的重要原因之一。因此在飞行器登陆之前，必须先发射中继卫星来进行通信传输。

2018年5月21日5时28分，嫦娥四号的先行者“鹊桥号”中继星在我国西昌卫星发射中心用长征四号丙运载火箭成功发射；6月14日11时06分，“鹊桥号”中继星成功实施轨道捕获控制，进入环绕距月球约6.5万公里的地月拉格朗日L2点Halo使命轨道。它将在此轨道陆续开展在轨测试和中继通信链路联试，并为嫦娥四号月球探测器提供地月中继测控通信。

鹊桥中继星示意图

此次嫦娥四号的着陆器和巡视器（月球车）由长征三号乙（CZ-3B）运载火箭发射，送入倾角28.5°、近地点高度200 km、远地点高度约42万 km的地月转移轨道，正式开启揭开月球背面神秘面纱的征程。

嫦娥四号为何不在最新落成的海南文昌基地发射？原中国载人航天工程应用系统总指挥,现任中国空间学会副理事长张厚英告诉北京科技报记者，文昌发射基地主要发射大型运载火箭，此次发射卫星的长征三号乙运载火箭，属于中型火箭，从节约资源、提高效率的角度看，西昌发射中心完全可以满足发射要求，也就无需“跨洋过海”去海南发射了。

2017年7月2日第二次发射试验的长征五号重型运载火箭发射失败，对中国航天事业产生了较大影响。不过发射失败原因已查明，我国航天人已经对火箭进行了改进，2019年长征五号将重新飞天。图为2016年11月3日长征五号首发成功的画面。

载荷强大，“体重”最轻

此次，由中国航天科技集团有限公司研制的嫦娥四号着陆器和月球车，尽管外形上和嫦娥三号月球车“玉兔”颇为相似，但实际上，针对月球背面复杂的自然环境，在适应性更改和有效载荷配置调整方面，嫦娥四号进行了多项有针对性的调整。

在温度控制防护方面，更好迎战昼夜极热极冷的月面环境，是嫦娥四号月球车升级提高的重要方向之一。为了保证所有设备在月夜零下180℃的环境中不被冻坏，科研人员专门配置了同位素热源为仪器设备供热。除了温度控制防护之外，嫦娥四号月球车还针对线路方面，进行了设计改进和试验验证，使着陆器具备了很高的自主导航和避障功能。

在科学载荷方面，嫦娥四号月球车延续了“玉兔”当年探月国产“三大件”，即全景相机、红外成像光谱仪和测月雷达。除此之外，嫦娥四号月球车还有一个“杀手锏”，那就是与瑞典合作的中性原子探测仪，这将是人类探月史上首次在月表开展这项探测活动。

值得一提的是，嫦娥四号月球车的总重量只有140千克，是目前全球最轻的月球车。而1970年苏联发射的世界第一台无人驾驶月球车，重量约为756千克。

作为嫦娥四号的“乘客”之一，月面微型生态圈也将入主月球，用于天体生物学实验和大众科普，使得嫦娥四号同时具备了科普教育功能。据了解，这个生态圈是一个由特殊铝合金材料制成的圆柱形罐子，重3千克，罐内将放入马铃薯种子、拟南芥种子、蚕卵、土壤、水、空气以及照相机和信息传输系统等科研设备。届时，研究人员将密切关注罐内变化，看看能否开出一朵“月球花”。