嫦娥四号成功着陆在月背预选着陆区 人类首次看到近距离拍摄月背影像图

玉兔2号在月球背面留下了人类探测器的第一个痕迹。

记者从国家航天局了解到，嫦娥四号着陆器和月球车于1月3日晚顺利分离，玉兔二号到达月球表面。着陆器上的监视摄像机捕捉到了玉兔2号的图像，在月球背面留下了第一条痕迹，并由喜鹊桥中继星成功返回地面。

1月3日10时26分，嫦娥四号成功降落在月球背面东经177.6度和南纬45.5度附近的一个预先选定的着陆区，并通过鹊桥接力发回了世界上第一张月球背面的特写图像。该任务实现了人类探测器的首次软着陆，以及人类探测器与地球之间的首次中继通信。

记者从国家航天局获悉，10时15分，科学家和技术人员在北京航天控制中心发布指令。嫦娥四号开始在离月球表面15公里处降低功率。7500牛的可变推力发动机启动，相对于月球，探测器速度从每秒1.7公里逐渐降低到零。在离月球表面6到8公里的地方，嫦娥四号进行了快速的姿态调整，并不断接近月球。悬停在100米处，识别障碍物和斜坡，自主避开障碍物；选择一个相对平坦的区域后，开始缓慢垂直下降。大约690秒后，嫦娥4号自主降落在月球背面南极艾特肯盆地的冯卡门陨石坑。在登月过程中，着陆相机拍摄了几幅着陆区的图像。

着陆后，嫦娥四号在地面控制下，通过鹊桥中继星的中继通信链路完成了太阳翼和定向天线部署等多项任务，建立了定向天线高码率链路。11时40分，着陆器监视摄像机C拍摄了世界上第一张月球背面的特写图像，并将其送回地面。这张照片显示了火星车离开着陆器并驶向月球背面的方向。

嫦娥四号探测器由一个着陆器和一个探测车组成，共有8个有效载荷，包括2个国际合作有效载荷。着陆器配备有地形相机、低频无线电光谱仪、月球中子和辐射剂量探测器等有效载荷。巡逻车上安装了全景摄像机、月球雷达、红外成像光谱仪和中性原子探测器。这些仪器将通过定位和巡天探测在月球背面进行低频射电天文学观测和研究，研究巡天区的形态、月球表面的矿物组成和浅层结构，并对月球环境进行实验研究，如月球背面的中子辐射剂量和中性原子。此外，登陆器还携带月球生物科学测试负载。

登陆车与巡逻队分开了。

1月3日嫦娥四号探测器成功着陆后，科技人员按计划进行了着陆器与月球车分离的各项准备工作，最终检查并确认了两个装置分离的实施条件，如鹊桥中继星状态、着陆点环境参数、设备状态和太阳入射角度。

1月3日15时07分，科技人员通过北京航天控制中心的盖桥中继星向嫦娥四号探测器发出指令，两个装置开始分离。记者在北京航天控制中心飞行控制大厅的屏幕上看到，嫦娥四号着陆器以展开的状态站立在月球表面。漫游者站在着陆器的顶部，展开太阳翼并伸出桅杆。随后，检查员开始慢慢向传送机构移动。传送机构通常是解锁的，在着陆器和月球表面之间架设一个倾斜的*，检查员沿着倾斜的*慢慢地向月球表面移动。22时22分，漫游者踏上了月球表面。

GNC系统控制着整个登月过程。

记者从中国航天科技集团公司第五研究院了解到，与嫦娥三号相比，嫦娥四号更难登陆月球。一方面，嫦娥三号着陆区的地形起伏只有800米，被称为“平原”。然而，嫦娥四号着陆区的地形起伏在6000米左右。更重要的是，嫦娥四号需要通过喜鹊桥中继星与地面进行通信，这将导致大约60秒的延迟，对于快速变化的着陆过程来说，这显然太长了。因此，嫦娥四号需要独立完成满月着陆过程。

嫦娥四号的成功登月将中国的航天器制导、导航和控制(GNC)技术提升到了一个新的水平。

由第五研究院502研制的GNC系统，负责控制嫦娥四号登月、绕月和落月的全过程，特别是近几个月的制动和落月过程。它没有机会重新开始，并且对系统的可靠性有极高的要求。

崎岖的地形使得嫦娥三号先前的飞行路线不适用，隐身也导致关键阶段地面支援能力有限。在充分研究月球表面预定着陆区地形特征的基础上，502个科研小组设计了适应新地形的月球着陆轨迹方案。为了减少对地面的依赖，他们修改了原来的设计，大大提高了系统的稳定性和在危急情况下的生存能力。同时，改进了故障响应措施，使着陆器可以*地对所有原先依靠人工处理的故障方案做出自己的决定，从而大大提高了故障响应速度。

正如我们在驾驶时需要驾驶雷达和倒车雷达的协助一样，引导嫦娥四号着陆月球的GNC系统也需要各种探测器来提供测量参数。第五研究院研制的测距测速传感器通过准确掌握速度和距离信息，为嫦娥四号安全着陆提供支持。

根据嫦娥四号着陆环境的特点，研究小组对以前的嫦娥三号距离和速度传感器进行了升级和优化。

着陆缓冲机构防止着陆“弯曲”

尽管嫦娥四号不怕黑，也不怕高，但它担心着陆时会“眨眼”。为此，第五学院为其开发了四条强大的“腿”，不仅能使其稳定着陆，还能有效吸收着陆时产生的冲击力，防止其上的设备受损。

嫦娥四号的腿科学被称为“着陆缓冲机制”。每条腿由一条主腿和两条辅助腿组成，每条腿都有分工。着陆前，辅助腿将主腿向外推，并锁定在指定的角度。主支腿负责在着陆过程中安全支撑和吸收冲击力。为了在减轻重量的同时保证强度，主支腿和副支腿的壳体设计成细长的圆柱体，采用强度极高的铝合金材料，并填充缓冲蜂窝材料。在研发期间，第五研究院的技术人员克服了许多技术制造困难。

嫦娥四号的腿上还有一个盆状的圆大脚掌。这种设计可以更好地防止它在着陆时掉下来。大鞋底外观简单，但内部结构非常复杂。它的中心装有一个特殊的金属结构，如脚弓，可以有效地分散冲击力。脚底也填充了密实的蜂窝材料，起到缓冲作用。

(北京，1月3日，《科技日报》)