嫦娥4号探测器为什么会分成两次发射中心(嫦娥四号探测器是在发射)

网友提问:

嫦娥4号探测器为什么会分成两次发射?

优质回答:

航空航天专业的同学来回答一下!

首先我要更正一下,是嫦娥四号要分两次发射,分成2018年上半年发射的嫦娥四号中继星,也就是“鹊桥号”,还有2018年年底发射的嫦娥四号探测器。下面这张图是嫦娥四号探测器,可以看到,里面就是一个探月小车还有相关的搭载机构。这颗卫星是要在月球上着陆的。

而下面这张图则是2018年5月21日发射的鹊桥号卫星。这颗卫星是不会登陆月球的,而是在宇宙空间中运行。可以看到,这根本就是两颗不一样的卫星。

所以说,“嫦娥四号探测器”只要发射一次,前一次发射的是鹊桥号,虽然也属于是嫦娥四号的一部分,但是跟嫦娥四号探测器是两回事。

那么问题来了,为什么要在发射嫦娥四号探测器之前发射鹊桥号卫星呢?

这个问题的答案是很简单的。要知道,这一次的嫦娥四号探测器探索的地方可是月球的背面——也就是月球背向地球的那一面。虽然说月球已经有很多探测器登陆探索过了,但是那些登陆的探测器都是在月球正面登陆的,所以嫦娥四号是全世界第一次做到这件事情。

那么为什么以前的月球探测器不登陆月球背面呢?因为巨大的月球会挡在月球车和地球之间,阻碍地月之间的通信,所以说增大了探测月球背面的难度。为了能够联系上月球背面的月球车,我们就必须要使用这个“中继卫星”,也就是鹊桥号了。这个卫星停在被称为L2点的位置【如下图所示的那个小圈就是L2轨道】,所以地月之间的通讯信号就可以通过这个卫星中转站顺利实现了。

简单说,鹊桥号就是一座桥梁,连接了地球和我们看不到的月球背面世界,是嫦娥四号探测器的“先头部队”,需要首先发射,然后嫦娥四号探测器才能够顺利登陆月球背面。

这下我解释清楚了吧!

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众所周知,“嫦娥4号”这次发射成功实现了3大壮举,人类首次有航天器到访月球背面、人类首次有航天器在地月拉格朗日2点进行对地月中继通信、首次建设月球背面空间科学研究平台,这三项科学研究成果无疑都意义重大。

(第一个发射的中继卫星轨道)

这其中,就出现了“两次发射”的问题。其实,我们在2018年5月发射的“鹊桥”只是一颗月球“中继卫星”(轨道如上图),它的任务是为在月球背面执行任务的“嫦娥4号”探测器提供通信保障。2次发射任务区分开,可以让“鹊桥”先行测试通信信号,适应月球附近太空的电磁环境,出现问题提前修正。

(在月球背面运转的中继卫星只起到通讯的作用,也是有限发射的一颗航天器)

这样做的好处是可以避免一个卫星失败导致整个计划泡汤的现象,先测试中继卫星再发射探月飞船可以大大降低风险。如果中继卫星出现问题,就会影响“嫦娥4号”与地球的通信联络,对整个计划产生难以补救的损失。实践证明,“鹊桥”在轨几个月工作正常,能够保障“嫦娥4号”完成任务(我们的航天机构就是够小心的)。

(嫦娥四号在中继卫星帮助下才能顺利在月球背面与地球沟通)

另外,“鹊桥”的前期发射,也可以先进研究天体电磁信号的其他科技问题。比如在月球背面的太空空域,在屏蔽了来自地球各种无线电干扰信号的环境下,去监测地面和地球低轨道附近太空中的电磁信号,比如恒星起源和星云演化研究,取得其他领域的重大天文学成果。

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嫦娥四号不同于嫦娥三号,嫦娥四号第一个软着陆月球背面的探测器,而月球背面是无法和地球进行直接通信的,所以嫦娥四号在发射之前会先发射一颗中继卫星。

月球背面在地球上是无法被直接看到的,因为月球和地球上潮汐锁定关系,所谓潮汐锁定就是指月球绕地球公转的周期和月球自身的自转周期是相同的,这样一来地球上的人就永远只能看到月球的正面。

潮汐锁定带来的后果就是月球背面始终直面太空中的陨石,因而月球背面的撞击坑要比正面多得多,而且航天器达到月球背面后会因为月球的阻挡而无法和地球通讯,所以我国的嫦娥四号在发射前会先发射“鹊桥号”中继卫星,用来给嫦娥四号和地球之间“牵线搭桥”

嫦娥四号工程的中继卫星“鹊桥号”已经于今年5月21日发射升空前往月球轨道了,为了保证通讯链路的畅通,鹊桥号专门选择了地球和月球的引力平衡点,也就是地月拉格朗日L2点来和月球进行同步公转,保证链路畅通。

我们的主角,嫦娥四号将于12月8日凌晨两点发射,开始其前往月球的漫漫征程,虽然在发射时不会直播,但是嫦娥四号着陆月球背面的时候,很可能会和嫦娥三号一样就行实况直播。

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嫦娥四号已经于今天凌晨2点23分发射成功,在太空飞行27天后就将展开月球背面人类首次登陆的尝试。而题目中说的嫦娥四号两次发射是不太准确的,之前于今年5月份发射的卫星是一颗中继星,名为“鹊桥号”,有像鹊桥一样作为嫦娥号和地球通讯链接的意思。虽然鹊桥号卫星可以作为嫦娥四号登月系统的一部分,但其实它并不是嫦娥四号本星。

之所以发射鹊桥号打头阵,目的就是为了解决月球背面无法和地球通讯的天然屏障。因为月球的背面始终背着地球,所以地球上即看不到月球背面,也无法通过无线电波直接和月球背面通讯。只有在月球背面上空的一定位置上放一颗中继卫星做为过渡,才能够做到和月球背面直接通讯,而鹊桥号卫星就是担任的这个任务。

月球的引力场范围内存在一种点,即拉格朗日点,这种点可以使卫星消化较小的能量且稳定运行,因此科学家们把鹊桥号送入拉格朗日点进行中继通信任务。

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这个和月球的运行方式有关。

月球的运行有一个奇怪的现象,那就是其自转周期和公转周期是完全一样的。这就导致一个结果:在地球上我们始终只能够看到月球的一半。(实际上比一半稍大一点)也就是说,千百年来我们看到的月亮都是一样的。但言外之意就是,我们始终没有看到过月球的背面。

而再过十个小时左右就要发射的嫦娥四号卫星,此行的目的地是月球背面的艾肯盆地。说是盆地,但实际上是一个直径达2500公里的巨型陨石坑!要知道月球的直径也才3400公里左右。在这里可以看到月球的地幔以及太阳系中最古老的物质。此外,在月球背面没有地球上人造电磁波的影响,因此还要进行一个射电波段的观测任务。

要想实现上述的观测,必须到达月球背面。但嫦娥四号如果降落到月球背面,怎样与我们进行联系呢?目前我们的通讯手段根本不可能穿透整个月球直接与地球联系。科学家们想到一个办法,那就是在太空放置一枚中继卫星,通过这枚中继卫星,地面和嫦娥四号可以进行交流,也可以给嫦娥四号下达一些指令。

科学家们给这枚中继卫星起了一个恰如其分的名字,叫”鹊桥”。而嫦娥四号发射之后,鹊桥卫星也确实会承担起传递信息的作用。可能是由于嫦娥四号发射之前鹊桥的发射,让人误以为嫦娥四号需要发射两次吧,实际上嫦娥四号只发射一次。不过鹊桥中继卫星也确实属于嫦娥四号计划的一部分,因而说嫦娥四号发射两次也说得过去。

这是人类历史上的一个壮举。在此之前,人造物体从未降落过月球背面。而将中继卫星布置在38万公里远的地方也是人类首次,这对将来深空探测的通讯建立也能够提供丰富的经验。最后,预祝嫦娥四号探测活动圆满成功!

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