嫦娥四號
關(guān)注創(chuàng)建者：qiangsu5961 創(chuàng)建時(shí)間：2019-01-04
嫦娥四號的實(shí)例教程
2013年12月2日發(fā)射的嫦娥三號和玉兔號月球車，它們能量主要依靠太陽能電池板（圖源：中國航天科技集團(tuán)）
為應(yīng)對夜晚過低的溫度，探測器還需要攜帶放射性同位素元素钚-238，它的半衰期長達(dá)88年，會源源不斷釋放熱量，做保溫用，嫦娥三號即是如此。與此同時(shí)，它的熱量也可以收集起來用以發(fā)電，這就是大名鼎鼎的“核電池”，太陽系的五個使者：先鋒十號、先鋒十一號、旅行者一號、旅行者二號、新視野號，皆是依靠它實(shí)現(xiàn)了深空之旅。
而在嫦娥四號上，中國將首次實(shí)驗(yàn)自己的“核電池”技術(shù)。盡管它不是最主要的能量來源，但這個突破已經(jīng)意義重大。
看點(diǎn)九：逆襲的備份！
嫦娥四號原本是嫦娥三號的備份版本，但毫無疑問，目前它的科學(xué)和工程目標(biāo)都大大超出了前者。在嫦娥四號動力下降過程中，它需要鵲橋號配合完成全部動作，這就要求對星上傳感器和核心降落輔助設(shè)備進(jìn)行全新升級。
月面微型生態(tài)圈，帶有馬鈴薯、蠶、擬南芥和生命支撐系統(tǒng)（圖源：重慶大學(xué)）
基于過往經(jīng)驗(yàn)，嫦娥四號對月球車進(jìn)行了一定改進(jìn)，以期延長使用壽命，擴(kuò)大科研成果。太陽能帆板系統(tǒng)也升級為高效三結(jié)砷化鎵材料，能量來源更強(qiáng)勁。對嫦娥三號已有的測月雷達(dá)等設(shè)備進(jìn)行升級。
此外，在科學(xué)儀器上，為充分利用月球背后的“干凈”天文觀測條件，它新增了探測中子及輻射劑量、低頻射電和中性原子等一系列設(shè)備。除了科研，它還攜帶了一個以科普為主要目標(biāo)的月面微型生態(tài)圈，里面有幾種生物，也是人類首次進(jìn)行月面生物實(shí)驗(yàn)。
看點(diǎn)十：國際合作大突破
嫦娥探月工程作為中國最具標(biāo)志性大型科學(xué)研究項(xiàng)目之一，在擴(kuò)展中國航天國際影響力、甚至直接促進(jìn)國際合作方面的意義對我國而言是無可取代的，而嫦娥四號任務(wù)（本質(zhì)上鵲橋號中繼衛(wèi)星也屬于嫦娥四號任務(wù)的一部分）更是為中國航天邁出了突破性的一步。
展開 中國國家國防科技工業(yè)局探月與航天工程中心15日在北京釣魚臺國賓館舉行儀式，正式啟動嫦娥四號任務(wù)月球車全球征名活動，并對外公布嫦娥四號月球探測器——著陸器和月球車外觀設(shè)計(jì)構(gòu)型。 按照計(jì)劃，中國探月工程嫦娥四號任務(wù)將于2018年12月實(shí)施，將首次實(shí)現(xiàn)人類探測器在月球背面軟著陸和巡視勘察。 中國探月工程副總指揮、國家國防科工局探月與航天工程中心主任劉繼忠介紹說，承擔(dān)月球背面巡視探測任務(wù)的嫦娥四號月球車，基本繼承了嫦娥三號月球車“玉兔號”的狀態(tài)，但針對月球背面復(fù)雜的地形條件、中繼通信新的需求和科學(xué)目標(biāo)的實(shí)際需要，也作了適應(yīng)性更改和有效載荷配置調(diào)整。 嫦娥四號著陸器月面著陸效果圖。(國防科工局探月與航天工程中心 提供) 他希望通過開展嫦娥四號月球車全球征名活動，展示中國探月與航天工程的國家形象，增進(jìn)公眾對嫦娥四號任務(wù)重大意義的深刻了解，激發(fā)全民尤其是青少年崇尚科學(xué)、探索未知、敢于創(chuàng)新的熱情，為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢凝聚力量。 據(jù)了解，中國探月工程嫦娥四號任務(wù)月球車全球征名活動，對提交名稱要求符合國家商標(biāo)法的有關(guān)規(guī)定，具有時(shí)代性、延伸性和較好的文化內(nèi)涵，體現(xiàn)中華民族的文化特征。同時(shí)，要符合中國探月工程理念和工程特點(diǎn)，文字簡練，便于記憶，易于傳播。征名活動將聘請航天專家、社會文化名人組成評審委員會，對提交的名稱進(jìn)行篩選把關(guān)。 嫦娥四號月球車全球征名活動啟動后，將分五個階段組織實(shí)施：第一階段從8月16日至9月5日，提交名稱，函審備選；第二階段為9月上旬，組織初評，遴選十強(qiáng)；第三階段從9月上旬至9月30日，網(wǎng)絡(luò)投票評選前三名；第四階段為10月上旬，終評加權(quán)，確定三甲；第五階段為10月上旬，程序報(bào)批，公布征名結(jié)果。(完)
展開 1月30日20時(shí)39分，嫦娥四號著陸器接受光照自主喚醒。此前，“玉兔二號”巡視器于29日20時(shí)許完成自主喚醒。兩器在月球背面成功經(jīng)受極低溫環(huán)境考驗(yàn)，根據(jù)太陽高度角變化擇機(jī)自主退出“月夜休眠模式”，關(guān)鍵設(shè)備按預(yù)定程序相繼通電開機(jī)，安全度過首個月夜。此外，著陸器上配置的同位素溫差電池為月夜溫度采集器順利供電，保障該采集器于測點(diǎn)位置成功監(jiān)測第一月夜溫度變化情況，我國探月工程首次獲取月夜溫度探測數(shù)據(jù)。
目前，巡視器位于著陸器西北約18米處。兩器正常工作，通過“鵲橋”中繼星與地面通訊和數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)穩(wěn)定。根據(jù)第一月夜溫度探測數(shù)據(jù)，月表溫度在月夜期間最低達(dá)到-190℃。長時(shí)間低溫環(huán)境，對月球探測器“生存”形成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。此次嫦娥四號通過配置同位素?zé)嵩矗谠乱蛊陂g持續(xù)為探測器供應(yīng)熱量，成功解決月夜無光照和低溫難題。
月球上的一個晝夜相當(dāng)于地球上約28天。在第一個月晝里，嫦娥四號著陸器、巡視器圓滿完成工程任務(wù)，科學(xué)載荷順利開機(jī)工作，由多個國家和組織參與的科學(xué)探測任務(wù)陸續(xù)展開。著陸器地形地貌相機(jī)對著陸區(qū)域進(jìn)行了環(huán)拍，獲得了彩色全景圖。在第二個月晝里，著陸器和巡視器上的科學(xué)載荷將按計(jì)劃繼續(xù)開展科學(xué)探測。
展開 令人欣喜的是，由航天東方紅衛(wèi)星有限公司參與研制的中國嫦娥四號中繼衛(wèi)星在今年成功發(fā)射，這將有助于人類進(jìn)一步揭開月球背面的神秘面紗。
本次發(fā)射的嫦娥四號中繼衛(wèi)星工作軌道位于深空高軌，且還有兩個微小衛(wèi)星搭載發(fā)射，動量輪支架屬于該衛(wèi)星上重量較重的組件之一，為了實(shí)現(xiàn)減重，特對斜裝動量輪支架展開輕量化設(shè)計(jì)。
通過應(yīng)用 Altair 公司的 Altair Inspire 對衛(wèi)星斜裝動量輪支架進(jìn)行優(yōu)化及改進(jìn)設(shè)計(jì)，將設(shè)計(jì)思路由原來的“先設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)再校核產(chǎn)品性能”轉(zhuǎn)變?yōu)椤跋却_定產(chǎn)品性能，再通過拓?fù)鋬?yōu)化手段得出產(chǎn)品最終結(jié)構(gòu)”，為衛(wèi)星斜裝動量輪支架的結(jié)構(gòu)方案選型提供了依據(jù)。
挑戰(zhàn)
首先，在運(yùn)載發(fā)射能力受限的情況下，嫦娥四號中繼衛(wèi)星的重量指標(biāo)異常嚴(yán)格，因此亟需開展輕量化產(chǎn)品設(shè)計(jì)。對重量較重的斜裝動量輪支架的優(yōu)化設(shè)計(jì)，意味著進(jìn)一步提升了衛(wèi)星載荷的可用重量，降低衛(wèi)星發(fā)射的成本。
其次，在嫦娥四號中繼衛(wèi)星上，動量輪是非常重要的姿控執(zhí)行部件，其安裝精度直接影響衛(wèi)星姿控。作為支撐動量輪的斜裝動量輪支架，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造的方式是由鋁合金棒料機(jī)械加工而成的整體式薄壁零件，該結(jié)構(gòu)形式的支架減重設(shè)計(jì)是在側(cè)壁上開形狀規(guī)則的減重孔及減小壁厚，存在壁厚太薄及減重孔太多時(shí)，支架加工過程容易發(fā)生變形，最終成形精度難以保證的問題。
如何實(shí)現(xiàn)斜裝動量輪支架減重的同時(shí)，仍滿足其機(jī)械接口、安裝約束、剛度、強(qiáng)度等各項(xiàng)指標(biāo)，甚至兼顧來自拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果的工藝性及美觀性？這些都是擺在衛(wèi)星斜裝動量輪支架設(shè)計(jì)工程師們面前的種種挑戰(zhàn)。
“通過 Altair Inspire 優(yōu)化設(shè)計(jì)的衛(wèi)星斜裝動量輪支架，在加工完成后，安裝動量輪后在衛(wèi)星上安裝。同時(shí)，
按照衛(wèi)星產(chǎn)品的研制規(guī)范，接受了上星驗(yàn)證、力學(xué)驗(yàn)證、飛行驗(yàn)證等各項(xiàng)航天級環(huán)境試驗(yàn)，并隨嫦娥四號中繼
衛(wèi)星成功飛行。
展開 來自國家航天局的消息顯示，截至1月11日8時(shí)，嫦娥四號著陸器、玉兔二號巡視器和“鵲橋”中繼星狀態(tài)穩(wěn)定，各項(xiàng)工作按計(jì)劃實(shí)施。著陸器上配置的地形地貌相機(jī)完成了環(huán)拍，科研人員根據(jù)“鵲橋”中繼星傳回的數(shù)據(jù)，制作了清晰的環(huán)拍影像圖。科研人員根據(jù)降落相機(jī)拍攝的影像圖，完成了著陸點(diǎn)周圍月面地形地貌的初步分析。
1月10日零點(diǎn)，玉兔二號巡視器完成出月午設(shè)置，恢復(fù)工作。
嫦娥四號著陸器地形地貌相機(jī)環(huán)拍全景圖（方位投影）
嫦娥四號著陸器地形地貌相機(jī)環(huán)拍全景圖（圓柱投影）
來源：國家航天局
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嫦娥四號的最新內(nèi)容
2018年發(fā)射的嫦娥四 號中繼衛(wèi)星搭載了多個采用增材制造技術(shù)研制的復(fù)雜形狀鋁合金結(jié)構(gòu)件。生物醫(yī)療是另一個重要領(lǐng)域，目前已成功應(yīng)用的產(chǎn)品包括顱骨植入物、牙冠、牙套、助聽器等。目前已有5個3D打印醫(yī)療器械獲得CFDA(中國食品藥品監(jiān)督管理總局)批準(zhǔn)上市，尤其是2019年初，第二類醫(yī)療器械定制式增材制造膝關(guān)節(jié)矯形器獲批上市，標(biāo)志著CFDA認(rèn)證的增材制造醫(yī)療器械正從標(biāo)準(zhǔn)化走向個性化。
在嫦娥五號降落相機(jī)的觀測區(qū)域內(nèi)，月表被羽流侵蝕的平均深度是1.2±0.1 cm，這比嫦娥四 號羽流引起的月壤侵蝕深度大了1.7倍。侵蝕深度的差異主要由以下兩個因素造成：1）嫦娥五號反推發(fā)動機(jī)在下降最后階段的工作推力為2900 N，嫦娥四 號反推發(fā)動機(jī)在下降最后階段的工作推力為2200 N；2）嫦娥五號的侵蝕深度對應(yīng)于5 s的侵蝕時(shí)間，是嫦娥四 號的3.3倍。
嫦娥四 號著陸器，由玉兔二號拍攝
該項(xiàng)目目前已獲得第一筆230萬美元的資金用于進(jìn)一步研發(fā)，其主要目標(biāo)之一是找到降低航天器質(zhì)量的方法，同時(shí)確保它們在結(jié)構(gòu)上足夠堅(jiān)固以發(fā)射到軌道上。我們知道，國際空間站從頭到尾的長度為109米，而中國計(jì)劃建造的平臺要求結(jié)構(gòu)至少是這個尺寸的20倍。根據(jù)最粗略的估計(jì)，這艘“跨越千米”的航天器將耗資超過3萬億美元。
月球探測
中國“嫦娥四 號”“嫦娥五號”
“嫦娥四 號”是中國探月工程二期發(fā)射的月球探測器，也是人類第一個著陸月球背面的探測器。嫦娥四 號于2018年12月8日發(fā)射升空；于2019年1月3日在月球背面預(yù)選區(qū)著陸。
1月15日，“嫦娥四 號”生物科普試驗(yàn)載荷項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)發(fā)布消息，隨嫦娥四 號登陸月球背面的生物科普試驗(yàn)載荷中，棉花種子首先成功發(fā)芽了。
同時(shí)，按照衛(wèi)星產(chǎn)品的研制規(guī)范，接受了上星驗(yàn)證、力學(xué)驗(yàn)證、飛行驗(yàn)證等各項(xiàng)航天級環(huán)境試驗(yàn)，并隨嫦娥四號中繼衛(wèi)星成功飛行。后續(xù)嫦娥四號中繼星將通過 12 次軌道控制飛往地月 L2 平動點(diǎn) Halo 軌道。
3D科學(xué)谷Review
關(guān)于3D打印零件的登月之旅，就在2018年5月21日，一顆連通地月的中繼衛(wèi)星“鵲橋”發(fā)射成功，隨后于6月14日進(jìn)入使命軌道，為“嫦娥四號”月球背面著陸勘察提前架好了信息之橋。嫦娥四號中繼星上面不乏首秀太空的新產(chǎn)品，其中就包含中國航天科技集團(tuán)五院529廠采用3D打印技術(shù)研制的多個復(fù)雜形狀鋁合金結(jié)構(gòu)件。
嫦娥四號著陸器于同日19時(shí)完成月夜設(shè)置，進(jìn)入休眠。
第二月晝期間，嫦娥四號和玉兔二號工作穩(wěn)定，能量平衡，數(shù)據(jù)傳收正常。著陸器上配置的低頻射電頻譜儀、搭載的德國月表中子及輻射劑量探測儀，巡視器上配置的紅外成像光譜儀、搭載的瑞典中性原子探測儀等科學(xué)載荷重新開機(jī)，按計(jì)劃順利開展科學(xué)探測活動。巡視器全景相機(jī)對著陸器再次進(jìn)行成像，獲得了著陸器彩色全景圖。
此次嫦娥四號通過配置同位素?zé)嵩矗谠乱蛊陂g持續(xù)為探測器供應(yīng)熱量，成功解決月夜無光照和低溫難題。
月球上的一個晝夜相當(dāng)于地球上約28天。在第一個月晝里，嫦娥四號著陸器、巡視器圓滿完成工程任務(wù)，科學(xué)載荷順利開機(jī)工作，由多個國家和組織參與的科學(xué)探測任務(wù)陸續(xù)展開。著陸器地形地貌相機(jī)對著陸區(qū)域進(jìn)行了環(huán)拍，獲得了彩色全景圖。在第二個月晝里，著陸器和巡視器上的科學(xué)載荷將按計(jì)劃繼續(xù)開展科學(xué)探測。
近日，“嫦娥四號”生物科普試驗(yàn)載荷項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)發(fā)布消息，隨嫦娥四號登陸月球背面的生物科普試驗(yàn)載荷中，棉花種子首先成功發(fā)芽了，網(wǎng)友也紛紛留言。負(fù)責(zé)嫦娥四號生物模塊研制的重慶大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的專家說，和棉花種子一起上去的還有六種生物，它們都是什么？為什么會選擇這六種生物？最先發(fā)芽的又為什么是棉花種子呢？這個實(shí)驗(yàn)又有什么意義？
國務(wù)院新聞辦公室日前舉行新聞發(fā)布會，會上，國家航天局副局長、探月工程副總指揮吳艷華，國家航天局秘書長、新聞發(fā)言人李國平，探月工程總設(shè)計(jì)師吳偉仁，嫦娥四號任務(wù)探測器總設(shè)計(jì)師孫澤洲向在場媒體介紹了探月工程嫦娥四號任務(wù)有關(guān)情況。
據(jù)吳偉仁介紹，嫦娥四號工程目前已進(jìn)入科學(xué)探測階段，主要分為三大類科學(xué)探索內(nèi)容，一是關(guān)于著陸區(qū)的地形地貌。
