中国科学家再现嫦娥四号落月过程

月球表面着陆点的分布。中国科学院国家天文台提供图纸

图像上嫦娥四号着陆点位置示意图。中国科学院国家天文台提供图纸

北京时间9月24日，《自然通讯》杂志在线发布了中国探月领域的一项重要成果。中国科学院国家天文台研究员李春来领导的科研小组利用嫦娥四号的数据精确定位了嫦娥四号的着陆位置，并再现了嫦娥四号的登月过程。

以前，人类在月球表面实现软着陆都是在面向地球的月球正面，探测器的下降轨迹和着陆点位置可以通过地面设备测量。2019年1月3日，嫦娥四号在月球背面的冯·卡门撞击坑实现了人类历史上第一次软着陆。然而，由于月球的遮挡，地面设备无法实现对月球背面软着陆探测器的直接或间接无线电测量，中继卫星传回地面的遥测参数非常有限，这极大地影响了探测器下降轨迹的精确重建和着陆点的精确定位。

该论文第一作者、中国科学院国家天文台研究员刘建军表示，在这种情况下，基于图像的定位技术是准确定位月球背面着陆点的有效手段。

李春来小组与中国空间技术研究院的科研人员合作，利用中国自主开发的嫦娥二号高分辨率地形数据，结合嫦娥四号下降过程和月球表面探测过程中获得的多源图像数据，精细重构嫦娥四号在月球背面的自主导航和着陆过程，如粗避障和精避障，实现探测器的精确定位。

着陆后，嫦娥四号着陆相机拍摄的图像通过鹊桥中继卫星传回地球。研究人员利用这些图像重建了嫦娥四号的着陆轨迹，并在三维空间绘制了探测器的下降轨迹，定位精度约为1米。

根据计算出的厘米分辨率地形数据，研究人员指出，嫦娥四号落在一个退化的撞击坑的缓坡上，距离25米直径的撞击坑边缘仅8.35米，着陆点周围有五个撞击坑。之后，研究人员结合导航相机拍摄的图像，精确计算出嫦娥四号的着陆点为东经177.5991度，南纬45.4446度，高-5935米。

李春来指出，该研究成果不仅为嫦娥四号和玉兔二号月球车进行科学探测提供了背景信息和位置参考，也为月球背面控制点研究和高精度月球测绘提供了依据。它还将为中国未来的深空探测任务(如小行星附着和火星软着陆等)提供技术支持。)。

据了解，月球表面软着陆的动态下降是一个时间短、速度变化快的过程，很难依靠地面实时控制。通常，只有探头本身携带的传感器才能用于自主测量和控制。为了掌握探测器的自主控制效果，为任务规划和科学探测建立位置参考，重构探测器动力下降段的轨迹，准确确定着陆点位置具有重要的工程和科学意义，一直是行星探测的重点之一。

地址:https://www.nature.com/articles/s41467-019-12278-3