近50台“西安造”发动机助“嫦娥四姑娘”奔月 这六问你知道吗？

昨日凌晨2时23分

我国成功发射嫦娥四号探测器

开启人类首次月球背面软着陆探测之旅

近50台“西安造”发动机送“嫦娥奔月”

从古时候开始，月亮就是人类心中的梦想之境，古代有很多关于月亮的美丽诗篇和神话传说。思乡的情怀、探索的欲望，都交织在“举头望明月”那一汪皎洁的月光中。

由于月球自转周期和公转周期相等，加上被地球潮汐锁定，地球强大的引力让月球总是一面朝向地球，所以人类在地球上只能凭肉眼看见月球的正面。月球背面则是“秘境中的秘境”，有许多未知等待着解答。

现在，人类正一步步揭开月球这个“梦中情人”的神秘面纱。未来，人类会建立月球建设基地吗？月球的资源会为人类所用吗？人类有机会到月球去旅游吗？

近50台“西安造”发动机

助“嫦娥四姑娘”奔月

华商报讯（记者 马虎振）12月8日凌晨2时23分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器，将开启人类首次月球背面软着陆探测之旅。

为增进国际交流与合作，扩大开放共享，嫦娥四号任务中，与荷兰、德国、瑞典、沙特开展4项科学载荷方面的国际合作，搭载了3项由哈工大、中山大学、重庆大学等国内高校研制的科技试验项目。

提供强大精准动力保障

总部位于西安的中国航天科技集团有限公司第六研究院为长三乙火箭提供了全部动力系统：一级使用8台推力为75吨的常规发动机，其中芯级4台、助推4台；二级采用1台75吨推力的常规发动机，并配4台游动发动机；三级使用两台8吨推力的氢氧发动机。同时，航天六院还为嫦娥四号着陆器推进分系统配置了全部动力，包括1台7500N变推力发动机和近30台小推力的姿控发动机。

强大、精准的动力，成为嫦娥奔月最可靠的保障。他们有的力擎千钧，助推嫦娥四号脱离宇宙速度，向着遥远的奔月轨道飞去；有的身轻如燕，在接近月球表面时实施精准的悬停、制动，让嫦娥四号在登上月球背面的每一步都将稳妥可靠，万无一失。火箭发动机专家、航天六院院长刘志让说：“只有极致追求质量，极致追求性能，才能让每一台发动机都身手不凡，表现完美。”

发动机7万条焊缝全面体检

据六院7103厂型号主管工艺师张鹏介绍，这次发射的长三乙火箭使用的一二级和助推发动机都是金牌动力，经过了近300次的飞行试验，成功率非常高。“一二级发动机和助推发动机总共涉及7万条焊缝，我们对这些焊缝要进行全面体检，确保不会出现任何问题。发动机系统对多余物非常敏感，我们对发动机从零部组件的生产装备都进行了全面梳理分析，总共梳理了7000多个部位、8000多个环节，都采取了相对有效的控制措施。”

如果把发动机比作“心脏”，一根根导管就是“血管”。为嫦娥四号服务的所有导管，都要经过清洗、酸洗、内窥镜“肠道”检查；内外焊缝除了进行内窥镜检查外，还要接受X光拍片“透视”探伤……也正是因为有了这些“严”到极致的质量管理措施，才能使得助推嫦娥四号飞天登月的近50台火箭发动机，能够在任务执行中应对42万公里飞天登月过程中的“千变万化”。

变推力发动机实现多项突破

与嫦娥三号相比，嫦娥四号的7500N变推力发动机在高性能和长寿命上实现了多项突破。为满足嫦娥四号首次在月球背面探访的任务需要，航天六院变推力发动机研制团队通过改变外表涂层的工艺技术等方法，不断提升变推力发动机的性能。

据了解，推进系统在探测器发射后工作模式繁多、过程复杂、耗时较长，而且部分动作是在探测器测控弧段外，无法即刻接收指令和反馈结果，这些因素为探测器精确控制和保持最优状态提出了难题。航天六院推进分系统在理论分析和试验验证的基础上，提出了部分智能自主控制程序。此程序可以根据预先设定的条件自主调节工作状态，使系统反馈更加及时，提升了环境适应性。

搭“鹊桥”保障中继通信

12月8日发射的嫦娥四号，26天后将造访月球南极艾特肯盆地的冯·卡门陨坑。艾特肯盆地是太阳系内已知最大的撞击坑，对其进行勘测有助于解答与月球有关的一系列重要疑问，包括内部结构和热演化。首次造访月球背面的嫦娥四号，不仅要克服通信障碍，而且要应对月球后方更加崎岖的地形，实现更难的精确控制。

2018年5月21日我国在西昌卫星发射中心成功发射了“鹊桥”中继星，进入环地月拉格朗日L2点使命轨道，目前状态正常。“鹊桥”中继星距离地球45万公里，距月球约6.5万公里，它可同时向月球和地球后方提供数据中继通信服务。更重要的是，它将为落在月球背面的嫦娥四号月球探测器，提供地月中继测控和数传服务。

落月雷达、着陆器“大脑”……

这些也是“西安造”

你知道吗？这次嫦娥四号奔赴月背之旅，测控天线、数传子系统、落月雷达，以及火箭的箭载计算机、着陆器系统管理单元CPU模块这些堪比“大脑”的重要部件，都是“西安造”。

“落月雷达”等重要设备由航天五院西安分院提供

位于西安航天产业基地的航天科技集团五院西安分院为嫦娥四号提供了测控天线、数传子系统、测距测速敏感器（也称“落月雷达”）等重要设备。

据西安分院嫦娥任务指挥陈岚介绍，西安分院承担了关键的系统产品，为探月工程前两步的实现发挥了关键作用：研制的数传系统设备，先后传回了我国第一幅月面图像、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我国深空测控体制，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，西安分院为今年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通信，“照亮”了嫦娥四号驾临月球背面之路。

卫星着陆器的“指挥员”由航天九院七七一所研制

在嫦娥四号和火箭运载系统中，搭载了位于西安的中国航天科技集团九院七七一所承制的着陆器系统管理单元CPU模块、箭载计算机和共计72个品种89个批次3614只电路产品，它们将为任务的圆满成功发挥重要作用。

据了解，CPU模块是系统管理单元的“大脑”，负责控制各部分模块，使其正常运转。此外，CPU模块与遥控单元、GNC、有效载荷等系统部件进行数据交互，对着陆器执行程控指令、在轨维护、太阳翼机构控制、科学数据的信息进行管理和处理。CPU模块也是着陆器与巡视器通信的桥梁，还与月夜温度采集设备进行通讯。当天亮后，着陆器执行月球车（巡视器）的“叫醒”任务。

此次执行发射任务的长三乙火箭的“大脑”——箭载计算机，也是由七七一所研制。

发动机配套产品要求堪比载人航天

作为我国唯一液体火箭发动机专业生产厂，航天科技集团六院7103厂（西安航天发动机有限公司）在嫦娥四号任务中，承担了7500N变推力发动机和长三乙运载火箭一、二级及助推器发动机的生产制造任务。

该厂制定下发了质量管理等文件，从8个方面提出了质量控制要求。参照以往探月工程载人航天用发动机的优选确认要求，此次任务中的长三乙运载火箭发动机配套的57种共65项零组件产品按要求进行优选确认；发动机装配过程中，质量处和工艺处技术员配合现场，及时彻底解决现场出现的质量问题或疑点；发动机总装导管安装尺寸按设计要求值的80%加严控制；导管内腔100%经过专业人员用内窥镜检查多余物……

“在发射嫦娥四号所使用的发动机中，工厂对一二级及助推发动机钎焊身部焊缝X光射线检测，由常规胶片检测改进为数字化实时成像检测，这是最大的一项技术改进。”7103厂主管运载型号的副总师陈少斌介绍说。 华商报记者 马虎振

问题1：

发射时间为何选择在夜里？

在我国探月工程中，嫦娥四号与嫦娥三号一样，都选择了在凌晨发射，这是由于它们都要在月球着陆，和月球交会的时间和落月的时间都是受到约束的。要想让嫦娥四号顺利地与月球交会，就要在特定的时间将其发射出去，这一特定的时间就叫做“窗口期”，也就是说嫦娥四号发射和降落时间都要精准到分秒。考虑地球和月球之间相互运动的关系，嫦娥四号的发射“窗口期”定在了12月8日和12月9日之间。西昌卫星发射中心副总工程师庄轲介绍，发射时间主要基于探月轨道的特殊性设计的。从地球上往月球轨道飞，一年只有一个窗口期，所以说如果错开了这次窗口，就得等到明年了。

问题2：

嫦娥四号为何去月球背面？

嫦娥四号的预定着陆点是位于月球背面南极艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑。艾特肯盆地是一个超级大盆地，直径达2500公里，最深处超过13公里，被认为很可能是整个太阳系内最大、最古老的撞击盆地。这里保存了原始月壳的岩石，具有极高的科学研究价值。

同样重要的是，月球背面极为适合进行射电天文观测。由于地球拥有大气层，很多波长的电磁波是无法抵达地面的。另外在某些波段上，地球上大量的无线电设备，大气中的闪电，极光等现象都会对观测数据产生严重干扰，甚至让观测难以进行。

问题3：

月球背面着陆难度有多大？

要探索月球背面，选择合适的着陆点很重要。我国在进行首次月球软着陆任务，也就是嫦娥三号任务之前，不仅获取了高分辨率的全月图，还对预选的着陆区“虹湾”进行了高精度的成像。而此次，嫦娥四号的着陆区——月球背面的冯·卡门撞击坑，不仅没有精确的成像作为参考，同时地形要比“虹湾”更加复杂。崎岖的地势不仅不利于寻找合适的着陆地点，地势忽高忽低也会影响探测器对距月面高度和相对速度的判断，这对着陆过程的影响更加致命。为此，探测器在导航控制上进行了特殊设计。

问题4：

在月球背面咋和地球联系？

月球的“身子”能挡住来自地球的干扰，同样也能挡住通讯信号。怎么解决呢？我国的方法是发射一颗中继卫星，将它放置在地球与月球之间的第二拉格朗日点（L2点）上。这是地球与月球两者引力的平衡点之一，在这个位置上，中继卫星只需消耗很少的燃料就能长期运行。这个位置的好处就在于，它能够同时将地球，以及月球的背面纳入视野，从而扮演两个原本被隔绝的地点之间的“通讯联络员”。为执行嫦娥四号服务的中继卫星名叫“鹊桥”，它已在2018年5月21日顺利发射升空，已在地月L2点上准确运行，等待嫦娥四号的到来。

问题5：

啥时候能从月球取样返回？

按照规划，“嫦娥工程”分为“绕”“落”和“回”三步走。

2007年10月24日，嫦娥一号成功发射。嫦娥一号收集到的资料被用来建立非常精确和高解析的完整立体月面图。2010年10月1日，嫦娥二号点火升空，准确入轨，赴月球拍摄月球表面影象、获取极区表面数据。这两颗卫星都是月球轨道器，实现了“绕”的第一步骤。

2013年12月2日，嫦娥三号顺利进入奔月轨道，于12月14日登上月球，实现了中国航天器对地外天体的首次直接探测。

2018年12月8日，嫦娥四号成功发射，将代表全人类首次登陆月球背面，这是中国的第一次，也是世界的第一次。嫦娥四号也是我国探月工程第二步“落”的收官之战。

我国计划2019年发射嫦娥五号，实现探月工程的“回”，在月球上采集样品并实现无人取样带回地球。

问题6：

月球背面到底是啥样？

由于此前没有人类航天器在月球背面登陆，因此人类对月球背面的详细情况主要是借助照片判断，所知十分有限。月球背面到底是啥样？

专家介绍，月球背面是一张“麻子脸”，布满了许多陨石坑，陨石坑的数量比正面多得多，密密麻麻随处可见；“皱纹”也更多，布满了沟壑、峡谷和悬崖，远不如正面开阔平坦。月球背面还有几块巨大的“暗斑”，其中的物质与月面普通物质有很大区别，意味着这里遭受过大量天体的直接撞击。

月球背面还有一张“厚脸皮”，月壳从整体来看比正面厚。是什么原因所致，目前还是未解之谜。不过，“厚脸皮”为月球背面的“白肤色”提供了佐证。照片显示，月球背面的巨大陨石坑都呈现出白色，好像从来没有熔岩从上面流过。科学家们研究认为，由于背面月壳更厚，熔岩无法溢出，而正面月壳很薄，熔岩很容易从破缝中流淌出来。华商报记者马虎振

从嫦娥一号到嫦娥5T

我国这样实现探月梦

1994年

我国科学家开始探月活动必要性和可行性研究

2000年11月22日

我国首次公布航天白皮书《中国的航天》

2001年

月球探测工程相关论证工作正式启动

2004年1月23日

我国月球探测工程全面启动

2007年10月24日

嫦娥一号卫星成功发射

2008年11月12日

嫦娥一号拍摄的全月球影像图发布

2009年3月1日

嫦娥一号卫星按预定计划受控撞月，为“绕月探测”任务画上圆满句号

2010年10月1日

嫦娥二号发射成功，实现6大工程目标和4项科学探测任务

2012年4月

嫦娥二号成功绕飞L2点，进入转移轨道飞行

2012年12月13日

嫦娥二号与图塔蒂斯小行星“擦肩而过”，首次实现我国对小行星的飞跃探测，成为我国第一个行星际探测器

2013年12月14日

嫦娥三号探测器成功落月，实现我国航天器首次地外天体软着陆

2014年11月1日

为嫦娥五号探路的再入返回试验器“嫦娥5T”按既定方案平安着陆

2018年12月8日

嫦娥四号开启奔月之旅

2019年

我国计划发射嫦娥五号月球探测器，采集月球样品并返回地球，全面实现月球探测工程“三步走”战略目标 据新华社

>>多知道点

首个用“火箭”上天的人

明朝中叶，官员万户把50个自制的“火箭”绑在椅子上，自己坐上去，双手举着大风筝，设想利用“火箭”的推力飞上天空，然后利用风筝平稳着陆。不幸的是，飞行器爆炸，万户为此付出了生命代价。

人类首次看到月球背面

1968年，阿波罗八号在进行载人登月任务试验时，美国宇航员威廉·安德斯看到了月球背面。他描述说，“月球背面看起来像我在孩提时玩过一段时间的沙堆，它们全都被翻起来，没有边界，到处是一些碰撞痕和坑洞”。

人类首次成功登月

1969年7月20日，美国宇航员阿姆斯特朗和同伴奥尔德林成功登月，阿姆斯特朗在月球表面留下右脚脚印，这一小步代表着人类的一大步。 综合

月球的身世

一般认为月球形成于约50-75亿年前，地球出现后的不长时间。有关它的起源有几种假说，最被普遍认可的解释是：它形成于地球与火星般大小的天体——“忒伊亚”之间一次巨大撞击所产生的碎片。

月球与地球的距离达到38万公里，月球的直径是地球的四分之一，质量是地球的1/81。月球是地球唯一的天然卫星。 新华社记者 江宏景 摄

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