玉兔二号着陆器互拍 嫦娥四在月背做啥大事(组图)

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 还记得2013年12月15日,玉兔号踏上月面之后,着陆器的地形地貌相机和月球车玉兔的全景相机的两器互拍么?

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  午休之后的玉兔二号于1月10日被唤醒。11日,时隔5年,我们再次看到了着陆器和月球车历史性的两器互拍!

  据新华社报道,11日下午,嫦娥四号着陆器与玉兔二号巡视器工作正常,在“鹊桥”中继星支持下顺利完成互拍,地面接收图像清晰完好,中外科学载荷工作正常,探测数据有效下传,搭载科学实验项目顺利开展,达到工程既定目标,标志着嫦娥四号任务圆满成功。至此,中国探月工程取得“五战五捷”。

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嫦娥四号着陆器与玉兔二号巡视器互拍(来源:央视)

  一、嫦娥四号着陆后的日程安排

  2019年1月3日上午10:26,嫦娥四号月球探测器顺利着陆在月球背面东经177.6°,南纬45.5°的冯·卡门撞击坑中,成为人类首颗成功软着陆月球背面的探测器。

  1月3日22:22分,月球车“玉兔二号”顺利踏上月球背面!它将接替玉兔号月球车,成为“看星星最多的兔子”!

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   不(左上)嫦娥四号降落相机的照片和LROC NAC影像的匹配,来源:LROC/ASU[1](左下)冯·卡门撞击坑位置(右)嫦娥四号着陆区。来源:LROC WAC/NAC/haibaraemily上图右边这个大约3×5公里的区域,就是小兔子着陆后,在月背的主要活动范围。

  从1月3日22:22分到1月4日晚17:00,嫦娥四号已完成:

  着陆器与玉兔二号巡视器(月球车)分离

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  嫦娥三号释放月球车玉兔号(左)和嫦娥四号释放月球车玉兔2号(右),由各自的监视相机C拍摄。来源:探月工程

  着陆器上的低频射电频谱仪的三根5米天线展开到位

  着陆器上的德国月表中子及辐射剂量探测仪(LND)开机测试

  着陆器上的地形地貌相机拍摄的影像图陆续通过中继星鹊桥传回地球

  玉兔二号与中继星成功建立独立数传链路,完成了环境感知、路径规划

  玉兔二号按计划在月面行走到达A点,测月雷达、全景相机已开机,工作正常。其他有效载荷陆续开机。

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着陆器监视相机C拍摄的行走到A点的玉兔二号。

  这里就是玉兔二号的A点了,此前几天里,嫦娥四号迎来了月昼的高温考验。为了应对高温,玉兔二号选择择机进入“午休”模式。小兔子在这里进行了午休。

  二、嫦娥四号在月背做的三件大事

  嫦娥四号此行主要有三大目标:

  1、探测月球背面巡视区的地形地貌、矿物成分;

  2、探测背面巡视区的浅表层结构;

  3、利用月球背面得天独厚的射电天文环境展开低频射电天文观测。

  要完成这些目标,嫦娥四号带了不少“身怀绝技”的科学仪器。

  作为嫦娥三号的备份机,嫦娥四号不管是外形还是携带的科学仪器都很大程度上继承了嫦娥三号,各自都携带了8个科学仪器,但根据实际探测目标和探测环境的变化对携带的科学仪器做出了新的调整[2-4]。

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1。?降落相机(着陆器):看清降落过程中的月表状况

  降落相机位于着陆器底部,大小116×100×70.4毫米,重约0.5公斤,硬件指标与嫦娥三号的着陆相机相同。

  降落相机的主要任务是在着陆器降落过程中获取不同时段不同高度处降落区域的地形地貌数据,因此会一直垂直指向月表。

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  嫦娥四号动力下降过程中(左)和软着陆月背后(右)降落相机拍摄的月面。来源:中国航天科技集团、探月工程

  这两张就是1月3日嫦娥四号降落相机拍摄的月面照片[5],上一节介绍的嫦娥四号具体着陆区范围就是根据这些照片判断的。

  由于降落相机只在降落过程中使用,所以它的工作时间非常短,只有几分钟。

  也就是说,早在1月3日,降落相机就已经出色完成了任务!

  2。地形地貌相机(着陆器):看清着陆区附近的地形地貌

  地形地貌相机位于着陆器顶部,大小为92×105×118.9毫米,重约0.64公斤,可以拍摄可见光波段下的彩色影像,硬件指标与嫦娥三号的地形地貌相机相同,由中科院光电技术研究所研制。

  地形地貌相机的主要任务是拍摄月球表面和月球车的影像,可以拍摄着陆区周围360°的全景照片。

  这是当年嫦娥三号的着陆器地形地貌相机在2013年12月20日拍摄的全景照片拼接图,可以看到自己的太阳能板和一部分组件、远处的月球车玉兔,以及玉兔留下的车辙。

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来源:Chinese Academy of Sciences / Don Davis [6]

  2019年1月11日,嫦娥四号的地形地貌相机也给我们带来这样壮观的景色。

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“嫦娥四号”着陆器地形地貌相机环拍全景图(圆柱投影)(图片来源:国家航天局)

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“嫦娥四号”着陆器地形地貌相机环拍全景图(方位投影)(图片来源:国家航天局)

  3。低频射电频谱仪(着陆器):开展天文观测

  低频射电频谱仪是嫦娥四号为了充分利用月球背面天然无干扰的射电天文环境而新搭载的仪器,任务是在月球背面进行太阳低频射电特征和月表射电环境的观测,填补0.1-40 MHz范围内的射电观测空白[1]。

  3根5米长的低频射电频谱仪天线是为了分别接收电磁波信号的三个相互垂直的分量,这也是嫦娥四号着陆器与3号在外形上最显著的区别。

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来源:中国探月工程

  由于电离层的阻挡,波长10米以上的电磁波几乎完全无法穿透大气来到地球表面,想要对这类以及波长更长的低频电磁波进行观测,就必须离开地球大气层——月球背面就是一个极佳的观测场所。

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地球大气的电磁波窗口。来源:维基

  事实上,除了地球电离层的干扰,月球背面的低频射电观测还能有效屏蔽人类活动的干扰——10米以上在天文上是所谓的超长波(低频),但在人类社会活动看来却属于“短波”(“高频”)段,这可是民用无线电广播的主要频段。

  另一方面,着陆器上搭载的低频射电频谱仪还会与鹊桥中继卫星上携带的荷兰研发的低频射电探测仪(NCLE)(0.1-80 MHz)协同观测,互为验证和补充。

  4。月表中子及辐射剂量探测仪[德](着陆器):探测月表辐射剂量

  与德国基尔大学合作研制,搭载在着陆器上,目标是测量月表包括带电粒子、γ射线和中子的综合粒子辐射剂量和LET谱,以及月表快中子能谱、热中子通量等参数。

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两个盒子分别是月表中子及辐射剂量探测仪的传感头和电子单元。来源:[7]

  测这些可以做什么呢?最直接的目的可以实地探测月球表面的辐射剂量。

  人类想要探索太空,就必须要保护自己免于各种空间辐射的伤害,那首先我们就得知道不同地方的辐射剂量有多大。

  近地轨道上的辐射剂量可以由空间站的宇航员直接测量,那月球的呢?目前为止只有两个探测器进行过测量——印度月船1号上的辐射剂量检测仪(RADOM,不过这个仪器并不是印度自己的,而是保加利亚科学院研制和搭载的)和NASA月球勘测轨道飞行器(LRO)搭载的宇宙射线望远镜(CRaTER),但这两个探测器都只是测量了环月轨道(距离月球表面分别为100公里和50公里高度)上的辐射剂量。

  迄今为止,我们还没有对月球表面的辐射(包括一次辐射和二次辐射)进行过实地探测[7]——这正是嫦娥四号将要做的。也就是说,嫦娥四号将首次测量月球表面的各种粒子辐射剂量,为未来载人登月的安全活动和月表综合粒子辐射模型修正提供数据支持。

  除了测量月表辐射之外,对热中子的测量还能帮助我们估算着陆区浅表层的水含量(实际探测的是氢,注意这里的水也是各种形态的水的统称,可能是水冰,也可能是羟基)。不过需要注意的是,这里的“探测水”和探测月球极区永久阴影区中的可能暴露的水冰完全不是一回事——极区永久阴影区通常分布在南北纬70度以上的极区,而冯·卡门撞击坑仅仅在中纬度(南纬45度)而已,离永久阴影区还远得很呐。

  5全景相机(巡视器):拍摄月球车沿途情况

  巡视器(月球车)上搭载了2台全景相机,大小90×110×120毫米,总重约0.69公斤。嫦娥四号上搭载的全景相机与嫦娥三号上的全景相机是“双胞胎”,是当年制造嫦娥三号的时候由中科院西安光机所同时研制生产的。

  全景相机安装在月球车的桅杆上,可以实现对月球车沿途不同测区的360°黑白和彩色成像,还能通过2台相机对目标进行立体成像。

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  这是当年嫦娥三号的月球车玉兔在N205点拍摄的全景照片拼接图,可以看到自己的低频测月雷达天线、自己碾过的车辙,以及远处的着陆器。来源:[7]

  6红外成像光谱仪(巡视器):分析月表矿物成分

  红外成像光谱仪位于月球车前侧,大小255×172×162毫米,重约4.69公斤,有可见光近红外(450-950纳米)和近红外短波红外(900-2400纳米)两个通道,硬件指标与嫦娥三号的红外光谱仪大致相同,由上海技物所研制生产。

  红外成像光谱仪主要是通过测量目标区域的光谱,通过光谱中的吸收特征来探测月球车沿途有哪些矿物,分布是什么样的。由于嫦娥四号月球车不再携带粒子激发X射线谱仪(因此也就不需要机器臂了),红外成像光谱仪就成了嫦娥四号上唯一一台器上可以进行化学成分分析的仪器。

  7测月雷达(巡视器):探测月球浅表层结构

  由中科院电子所研制,通过主动发射和接收电磁波信号来探测月球车沿途地下的浅表层结构剖面,例如月壤厚度、月壳浅层结构等,帮助我们追溯巡视区所在区域的地质历史。

  测月雷达的主要原理是不同物质的介电常数(可以简单理解为让电磁波衰减的能力)不同,因此探测器收到的从不同物质分界面反射回来的电磁波的时间和强度就会不同。那么反过来,通过测量到的雷达接收时间和反射强度,就可以反推这些雷达信号穿过了哪些不同的物质,每层物质有多厚。

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测月雷达的工作原理。来源:IECAS

  嫦娥四号和三号一样,搭载了2个不同频率的测月雷达,为的是兼顾探测深度和探测分辨率:

  低频测月雷达(第一通道)天线位于月球车后部,中心频率40~80 MHz,分辨率较低(米级),但可以探测较深的地下结构(≥100米);

  高频测月雷达(第二通道)天线位于月球车底部,中心频率250-750 MHz,分辨率较高(≤30厘米),但只能探测较浅的地下结构(≥30米)。

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  红色箭头所指的就是2根低频测月雷达天线,高频测月雷达是蝶形天线,安置在月球车底部。改编自:中国航天科技集团

  8中性原子探测仪[瑞典](巡视器):探测太阳风和月壤的相互作用机制

  与瑞典空间物理研究所合作研制,搭载在月球车上。目标是测量月球车沿途0.01-10 keV能量范围内的能量中性原子和正离子,帮助我们了解太阳风是如何与月壤是相互作用的。

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嫦娥四号月球车搭载的中性原子探测仪。来源:IRF[8]

  不同于有磁场保护的地球,太阳风里的带电粒子会长驱直入直接打到月球表面,反射和溅射出能量中性原子(Energetic neutral atom,简称ENA)和其他粒子。

  印度的月船1号探测器曾经用由欧空局研制的亚千电子伏原子反射分析仪(SARA)进行过相关观测,还通过这些探测结果研究了月球区域性的磁异常。

  但月船1号的初步探测结果留下了两个谜团[8, 9]:1)月船1号只在距月面100公里的环月轨道上进行了探测,但月球表面的情况是怎样的?2)月船1号的探测结果显示,太阳风打到月壤上之后,有高达20%的太阳风质子以高能中性原子的形式反射出来,这个比例远高于之前的理论估计,实际情况真的是这样吗?

  这些都是嫦娥4号打算探测和试图解开的问题,这些探测将帮助我们进一步了解太阳风和月壤的相互作用机制。

  这也将是人类首次在月球表面进行中性原子探测。

  9科普载荷(着陆器):种土豆、养果蝇

  除了上面8个科学载荷之外,本次嫦娥四号任务还携带了重庆大学研制的科普载荷——月面微型生态圈。 这是一个由特殊铝合金材料制成的圆柱形“罐子”,高18厘米,直径16厘米,净容积约0.8升,总重量3公斤,安置在着陆器上。

  “罐子”里将放置马铃薯种子、拟南芥种子、果蝇、土壤、水、空气以及照相机和信息传输系统等科研设备,观察和验证动植物在月面太阳自然光照和低重力条件下的生长状况。


thetruth111 发表评论于
干得好,中国的科学家们! 为你们骄傲!
Wenosoul 发表评论于
不能说美国人登过月了,中国在5,60年后再次登上就没意义了!中国是大国,借鉴前人的科技成就,虽然要少走好多弯路,但依据自己的科技能力,把嫦娥N号研发出来,送上月球,抛开国防不说,其相关技术会带动许多国内相关产业的发展!正像一代又一代学生物的学生,都得在显微镜下认识微生物细胞一样,学无力的学生,都得做做基本物理实验一样!
照妖镜007 发表评论于
Armweak 发表评论于 2019-01-12 06:16:27
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你的评论,俺已经呕了,无可救药。
照妖镜007 发表评论于
最大的亮点就是中继心远程控制,信号延迟好几秒,不容易控制。人类探索宇宙还在非常初级阶段,需要中美和世界联手才能大发展,然后人为的障碍都是狭隘的。祝贺中国取得的非凡的成就。
whshw 发表评论于
科考价值几乎为零;技术上好像也没什么重大突破,至今只是在月球背面拍几张照片,玉兔二号也无法回收

当年阿波罗计划中每发射一艘飞船费用都相当于一艘航母。让人感觉中国嫦娥奔月就是个烧钱的练兵工程,为将来去火星做准备?
tesuji 发表评论于
lulu071058 发表评论于 2019-01-12 08:04:57
这个破鞋除了在那里搞破鞋,还能干啥?
看把众人兴奋的 五十年,好不容易追上了美国淘汰的技术 去了美国根本不稀罕去的地方 因为月球上没有有任何利用价值的东西,、、、而唯一得利者就是共产党。
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人类对太空,对月球的认识还只沧海一粟,人类的太空航行技术还只是婴儿迈出的第一步,美国做过的中国就不能做了?要知道人类第一个触及月球的是苏联不是美国,你敢对美国说你对中国说的这些话吗?每当这样的时候,出来骂、黑、贬低中国的成就总是那几个反共反成变态的人/ID,去看看医生吧。
tuckturn 发表评论于
上个月球来什么劲啊,有本事上火星,也是人家玩剩的
枫红满山 发表评论于
星辰大海旅途中的小兔子,极其可爱
丁庄秀园 发表评论于
祝贺!科学的进步属于全人类!
酒酿圆子羹 发表评论于
希望能找到嫦娥和吴刚的淫乱视频,一定能震撼地球众生
scbean 发表评论于
mmnn66777 发表评论于 2019-01-12 06:18:03
这些都是假的,因为有些傻子认为不可能从月球起飞。
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对,以前本坛一个共党阴谋论分子说:在月球起飞火焰搅起的粉尘能...... 结果很可怕!
mmnn66777 发表评论于
这些都是假的,因为有些傻子认为不可能从月球起飞。
Armweak 发表评论于
有人不是说没有嫦娥四号拍的照片吗,好,给你上照片!:-)

在这些照片中,读者不知道哪些照片是月亮上拍的,哪些是动画模拟的。在月球上拍的照片中,哪些是以前拍的,哪些是这次拍的。:-)一句话,缸民们无论在做什么,做地沟油的和登月的,都是在忽悠。

他们为什么要忽悠?忽悠就是掩盖真相,就是作假。天朝酱缸国缸民从来不承认失败,不承认错误,所以要做假,要忽悠。NASA的火星探测器着陆了,部分仪器不工作了,发不回照片了,大家在全力在抢修,三个礼拜以后发回照片了……整个过程,从发射到到登陆,到发照片,到出故障,到抢修,所有一切都公布于世。

俺一想到酱缸国那亿万缸民,从习包子,到院士,到地沟油制造者......,俺就觉得要呕。:-)

L-Seven 发表评论于
任何太空探索的成就都该祝贺!
scbean 发表评论于
这个消息又触动了阴谋论者的神经。
不过,为了说明玉兔真着陆,对以往的阴谋论修正一下是必须的。
Kurve 发表评论于

从这里的照片看,远处背景天空是漆黑一片,一个星星也没有,如果这些图片是未经涂抹处理的原件的话,美国发布的没有星星的登月照片就应该不是假的,作为美国未曾登月证据之一的理由就不存在了。
indexguy 发表评论于
玉兔的最高时速为二百米。最远可以走十公里。玉兔一号只走了144米就岀故障了。官方暗示是暴露的电线短路。改进后的二号据说可以走好几年。拭目以待。
LEOTHECAT 发表评论于
互拍成功!祝賀。
能自拍吗?
indexguy 发表评论于
终于搞清楚了。沙特的相机不在着陆器和玉兔上。它在“龙江二号”微卫星上。该卫星已随“鹊桥”中继星一起发射。
regural 发表评论于
都是些什么乱七八糟的杂碎!
wx3000 发表评论于
互相监督嘿