嫦娥四号怎样落月？揭秘“四姑娘”的落月“神器”

嫦娥四号探测器1月3日在月球背面软着陆。中国航天科技集团五院西安分院为嫦娥四号探测器研制的测距测速敏感器(也称落月雷达)、数传设备及为嫦娥四号中继星“鹊桥”研制的中继通信分系统等设备是“四姑娘”落月的必备“神器”。

西安分院嫦娥四号探测器的研制人员正在讨论问题。　苏宏伟 摄

月球背面的地形与月球正面有很大不同，据之前的太空探测器发回的月球背面照片显示，月背有很多高山和低洼处，起伏不定。而“四姑娘”将落到月背南极--艾肯特盆地，这与“三姑娘”落在月球正面相对平坦的地形环境是十分不同的，也为“四姑娘”的落月增加了极大的困难。

在绕月飞行阶段，地面会向嫦娥四号探测器注入落月相关的信息和参数，提前告诉“四姑娘”怎么落月、什么时候落月、落到什么地方。在落月过程中，“四姑娘”在月球背面工作，地面的科研人员只能通过“鹊桥”与“四姑娘”进行交流。西安分院为“鹊桥”研制的中继通信分系统可以实现地面与“四姑娘”的对话。

西安分院嫦娥四号探测器的研制人员正在讨论问题。　苏宏伟 摄

即使这样，通过嫦娥四号中继星这座高空数据中转站传递信息，难免会产生时间差，带来信号传递的延缓。而整个落月过程时间短、速度快，“四姑娘”就需要在测距测速敏感器的帮助下导航落月。西安分院为嫦娥四号研制的测距测速敏感器通过把握速度和距离的信息，可以使“四姑娘”轻盈落月。测距测速敏感器类似于日常生活中汽车的行车雷达和倒车雷达，将极大方便“四姑娘”控制身姿顺利“泊车”，可以说，测距测速敏感器是嫦娥四号探测器寻找落月路的明亮双眼。为了研制出这个升级、优化版的测距测速敏感器，西安分院的设计师们开展了艰苦卓绝的攻关。其中吊车试验和校飞试验就做了多次，用来模拟验证测试测距测速敏感器的性能指标满足需求。

西安分院嫦娥四号测距测速敏感器研制负责人刘瑞冬回忆说：“校飞试验是在夏天完成的，试验队员都经历了地面40多度高温和飞机上0度作用低温的‘冰与火’的考验。”

在嫦娥四号探测器之前，西安分院投入了大量科研力量，为已经发射成功和开展试验验证的嫦娥一号、嫦娥二、嫦娥三号、嫦娥五号飞行试验器以及嫦娥四号中继卫星“鹊桥”提供了大量关键系统产品。

西安分院领导为嫦娥四号探测器试验队授旗。　苏宏伟 摄

西安分院院长李军介绍，在探月工程任务中，西安分院承担了关键的系统产品，为实现探月工程前两步的实现发挥了关键的作用，研制的数传系统设备，先后传回了中国第一幅月面图像、第一幅虹湾月面图像、第一幅着陆月球、玉兔月面行走和嫦娥三号与玉兔“两器互拍”图片，人类第一幅距地7500万公里处图塔蒂斯小行星的图片；研制的X频段测控应答机成功验证了中国深空测控体制，测控全向天线和信标天线为掌握嫦娥系列卫星与地面的通信及定位、定轨工作发挥了重要作用；研制的测距测速敏感器为嫦娥三号实现落月悬停和月面软着陆做出重大贡献。

在嫦娥四号任务中，西安分院为去年5月发射的嫦娥四号中继卫星研制了测控分系统、天线分系统、中继通信分系统，使得“鹊桥”可与地球保持全天候的通信，“照亮”了嫦娥四号驾临月球背面之路。