中国月球探测4Word下载.docx

1、截止到1月9日，玉兔二号在月表活动时间已经满一周年，成为全球有史以来最长寿的探月车。在去年8月，玉兔二号携带的光谱仪显示出冯卡门内一个小环形山的独特材料。这一发现公布后迅速轰动了全球航天界。相关专家认为，这一独特材料很可能是“胶状物”；这或许可以为人类了解月球构成提供新的方向。尽管现在有部分专家认为，该独特材料可能就是陨石撞击月表形成的撞击玻璃，不值得大惊小怪。但是，具体情况如何还需要等待嫦娥四号低频无线电频谱仪的测量结果。从2019年11月下旬开始，该仪器一直处在工作中，并且部署了三个5米长的天线。现在，各国科学家都在期待嫦娥四号传出的关键数据。无论是“胶状物”还是撞击玻璃，对于月球的研究来

2、说，都是无比宝贵的资料。除了嫦娥四号以外，鹊桥中继卫星上搭载的射电天文学仪器，也在对该独特材料进行分析。对于中国来说，2020年的中国航天领域可能会迎来井喷式的发展。因为，长征五号遥三火箭成功发射。中国空间站核心舱已开展测试。长征五号B火箭正进行首飞准备。与之相关的嫦娥五号探测任务已准备多时，只等合适机会就会发射升空。中国能够在短短十几年里，接连突破多个航天瓶颈实现载人航天、推进探月工程，与中国在航天领域的长期规划有很大的关系。尽管在过去很长一段时间里，中国缺乏足够的资金开展航天工作，但是在这种情况下，中国航天工作者并未懈怠，而是发挥自身的优势提前进行研究与开发，为中国在航天领域中的成功奠定了

3、坚实基础。24、外媒总结嫦娥四号和玉兔2号的成就令人着迷据报道（20200109），据著名的天文爱好者网站周日报道，自从中国嫦娥四号在一年前历史性地登陆月球远端以来，在这一年里已经向地球传回了“令人着迷”的数据和图像。在任务的第13个月昼结束时，中国嫦娥四号着陆器和玉兔2号漫游车就关闭了电源，完成了对月球远端的开拓性探索的一年。在1月2日，嫦娥四号着陆器和玉兔2号漫游车分别在世界标准时间（UT）0611和1230断电；航天器和所有科学载荷均保持健康。玉兔2号在第13个月昼中行驶了12.63米（41英尺）。自从2019年1月3日部署在冯卡门火山口以来，其总行驶距离已经达到357.69米（1171

4、.26英尺）。1970年代的苏联Lunokhod漫游车，仍然保持着在月球上行驶距离最长的记录。但是，在去年11月，玉兔2号创造了长寿的记录。这辆140公斤重的漫游车已经远远超过了其月昼3天（3个地球月）的设计寿命。跟踪玉兔2号的活动发现，太阳能漫游车在日出后大约24小时被唤醒，并且在日落之前约24小时关闭。漫游车还将在当地正午前后进入休眠状态，持续大约6个地球日，以保护自己免受太阳直射和高温的伤害。嫦娥四号在月球的远端着陆以后，一直在探索月球南极艾特肯盆地的冯卡门环形山。在过去的一年中，它从月球表面传回了图像，并且进行了原位测量。中国月球探测计划（CLEP）最近在网上发布了第一张登陆器和漫游车

5、的高分辨率图像。其中，包括航天器的镜头，投影和圆柱全景图，以及令人着迷的着陆视频。在2019年12月15日发表的地球与行星科学快报中，中国科学院的岳宗禹及其同事，分析了附近Finsen火山口的岩石碎片。就像5月15日发表在自然杂志上的月球土壤和碎石分析的早期结果一样，新数据表明，冯卡门陨石坑表面的某些物质很早以前是从月幔中出来的。辨别南极艾特肯盆地的重碎石成分是该任务的主要目标，可以帮助科学家了解这一巨大撞击坑的形成原因。在玉兔2号行驶的时候，其月球穿透雷达也在探索其路径下方的内容。月球与行星科学国家重点实验室的赖家龙和同事发现，这部分的积灰比附近的测量结果更厚。研究人员在11月28日的地球物

6、理研究快报中，报告了这些结果。他们推测，较厚的重块岩可能来自更多的撞击，因为该地点相对于环绕地球的轨道而言位于月球的最前端。玉兔2号的光谱仪还显示出，冯中国科学博客“我们的太空”在八月份引起了广泛关注，该博客将该物质描述为“胶状物”，也可以翻译为“凝胶”。但是，科学家现在认为，这种物质很可能是撞击玻璃，在岩石被撞击时形成。科学家们仍在等待嫦娥四号的低频无线电频谱仪的测量结果；该频谱仪于11月下旬部署了三个5米长的天线。该仪器将利用月球远端的无线电静默特性进行测量。现在，科学家们也期待着“荷兰中国低频探测器”的结果；这是另一种射电天文学仪器，部署在鹊桥中继卫星上。在可以预见的未来，嫦娥四号，玉兔

7、2号和鹊桥卫星将带给我们更多的惊喜，帮助人类探索未知的世界。最后，在这里介绍一下关于月昼和月夜的概念。与地球相似，月球也在进行自转运动，因此月球也像地球一样有白天和黑夜之分。不过，由于月球自转1周的时间等于1个恒星月（27天7小时43分11.47秒），因而月球1天的时间大约相当于地球1个月。在月球上的任何一个地方，1个白天即1个月昼的时间大约相当于地球的14天（月球自转周期27天7小时43分11.47秒的一半时间）；1个黑夜即1个月夜的时间也大约相当于地球的14天。恒星月是指月球对于一颗恒星来说的公转周期。如果月球上某一点，本来面向著太阳，在经过一段时间后，这一点又回到了原先的位置上，那么这一

8、周期就称为恒星月。一个恒星月比一个月要少一点点。一个月有27.9天；而一个恒星月则只有27.322天，或27天7小时43分11.51秒；上述为 27天7小时43分11.47秒，仅相差0.04秒。 25、玉兔二号成为在月面工作时间最长的月球车据报道（20191215），据国家航天局消息，正在月球背面执行探测任务的玉兔二号月球车，截至目前已经在月球运行340多天，成为在月面工作时间最长的月球车。玉兔二号打破的是前苏联“月球车1号”的纪录。据介绍，“月球车1号”是世界上第一台无人驾驶的月球车。从1970年11月17日在月球表面软着陆到1971年10月4日停止工作，它在月面进行了十个半月的巡视移动，累

9、计运行321天，考察了约8万平方米的月面，拍摄照片2万余张。2019年1月3日，玉兔二号月球车随嫦娥四号着陆器共同登陆月球背面。随后，玉兔二号月球车沿着斜梯缓缓驶向月面；当天22时22分，玉兔二号成功驶上月球表面。11月21日17时3分和0时51分，嫦娥四号和玉兔二号分别结束寒冷漫长的月夜休眠期，受光照成功自主唤醒，恢复月面工作，进入第十二个月昼工作期。截至当日，嫦娥四号在月球背面工作时长已突破300天，达到322天；玉兔二号行驶里程也成功突破300米，达到318.62米，实现“双三百”突破。截至目前，玉兔二号累计行驶345多米。26、龙江二号卫星绝地求生孤身赴月据报道（20191231），2

10、019年11月14日，经过3个多月等待，美国NASA的月球勘测轨道飞行器（LRO）终于宣布：在月球背面北纬16.6956，东经159.5170位置，找到了中国嫦娥四号任务搭载的微卫星龙江二号的撞月点。从而，为龙江二号探月任务画上了一个圆满的句号。在过去的一年多时间里，这颗设计寿命1年、质量47公斤（其中15公斤是燃料）、主体只有2个家用微波炉大小（765570420毫米）的微卫星，独立完成了地月转移、近月制动和环月飞行任务。在轨运行了整整437天，成功展开了一系列射电天文观测和对月对地观测任务。甚至，还不止这些。人们不曾想到，这颗打包顺带、差点“死”在半路上的“小不点”，会在短短1年多的生命里

11、为我们带来这么多奇景和惊喜。、出师不利，“死里逃生”北京时间2018年5月21日528，嫦娥四号月球任务的通讯中继卫星鹊桥号在西昌卫星发射基地，由长征四号丙（CZ-4C）运载火箭发射升空。由于这个火箭尚有余力，于是顺路捎带着一同发射了两颗由哈尔滨工业大学牵头研制的孪生微卫星，取名叫龙江一号和龙江二号。这两颗微卫星最初的设计功能是在环月轨道上进行射电天文观测。因此，在被正式命名为“龙江一/二号”之前，它们最初的名字是“月球轨道超长波天文观测微卫星A/B”（Discovering the Sky at Longest Wavelengths Pathfinder），简称DSLWP-A和DSLWP-

12、B。按照原计划，龙江一号和二号将在发射后不久与火箭分离，各自独立进入地月转移轨道，之后独立完成途中的轨道修正和近月制动，进入距离月球约3003000千米的环月椭圆轨道。待到顺利入轨之后，两颗卫星将一前一后编队飞行，以相距110千米（基线长度）的可变距离进行超长波天文干涉测量等试验。然而，现实并没有按照这个计划进行。北京时间5月21日055450和055520，龙江一号和二号先后与火箭分离，开始独立飞行。5月22日凌晨0354，龙江团队对龙江一号（A星）进行了第一次中途修正。然而，在按计划使用5N推力器之后，虽然点火过程中卫星状态正常，但是点火结束之后，龙江一号直接就失联了。地面站立刻采取措施，

13、尝试了盲发指令、大口径天线等多种手段，但是还是没有找到。龙江一号就这么丢了。更可怕的是，由于信号丢失，地面站完全不知道龙江一号到底是哪里出了故障。那么问题来了。龙江二号和一号是孪生机，如果龙江一号存在问题，那么龙江二号肯定也会存在一样的问题。如果还是按原计划对龙江二号进行点火修正，龙江二号九成九也要失联。但是不点火也不行。如果不适时进行中途轨道修正，龙江二号又将会错失进入环月轨道的时机。在这样一个刻不容缓又进退两难的尴尬时刻，哈工大团队和北京航天飞行控制中心当机立断，决定完善故障预案，推迟一天对龙江二号（B星）进行中途修正。从龙江一号传回的残存的数据中判断，龙江一号的角速度似乎上升了。仅仅通过

14、这一点点线索，龙江团队决定双管齐下：一方面换用推力较小的0.2N推力器，而且在点火结束后关闭自锁阀，让龙江二号不至于一下子速度变化太快；另一方面换用较大口径的深空站天线进行跟踪，减少失联的可能性。5月23日晚上2000，龙江团队对龙江二号进行第一次中途修正。这次信号没有丢失，故障原因终于找到了。龙江二号在轨控过程中的状态也是正常的，但是在轨控结束后推力器未能及时关机，导致卫星进入了快速旋转状态，陀螺出现饱和。然而由于卫星故障诊断程序判定陀螺仪出现故障，于是在三次重启无效后关闭了陀螺仪，致使卫星无法自主进行角速率阻尼（减速）。也就是说，是由于推力器的控制逻辑错误，造成卫星开始极快速旋转而且无法进

15、行自主减速。事实上，即使是用了小推力并且及时关闭了推力闸，龙江二号的角速度也已经迅速超过了400度/秒。由此推断，龙江一号很可能在当时的快速旋转中直接解体了。即便没有直接解体，由于那时候的卫星已经无法维持姿态，太阳能板不能对日，也必然会在几小时内耗尽能源。原因找到了，事情就解决了一半。龙江团队当即对龙江二号展开抢救：反复发送陀螺仪开机指令，在陀螺仪自动关机前将数据下传至地面，利用（已经饱和的）陀螺度数判断卫星自旋方向，手动控制推力器进行减速；在3个小时内发送指令500余条，终于将卫星角速度降低至400度/秒以下，卫星随即自主进行角速率阻尼，恢复正常姿态。总之，在第一次轨道修正之后，龙江二号被抢

16、救下来了。而且，推力器的控制逻辑错误也在随后得到了修复。龙江二号于5月24日2130顺利完成了第二次中途修正。5月25日2208，幸存的龙江二号顺利完成了近月制动，成功进入距离月面35713704公里，轨道周期20.5小时的环月轨道。然而，不要忘了，龙江号原本的观测规划是双星编队联测。现在出发是两个，到地儿就剩一个了，可怎么办？、射电天文观测：“单枪匹马”探宇宙龙江任务一共携带了两种科学载荷。其中，最主要的一种是低频射电探测仪，两颗龙江卫星上均有搭载，由中科院空间中心研制和收发指令/信号。低频射电频谱仪天线，也就是这6根支出的天线。熟悉嫦娥四号的朋友们应该对这个仪器不陌生了。由于电离层的阻挡，

17、波长10米以上的电磁波几乎无法穿透大气来到地球表面，想要对这类以及波长更长的低频电磁波进行观测，就必须离开地球大气层月球附近就是一个极佳的观测场所。因此不仅是龙江一/二号，嫦娥四号着陆器和鹊桥中继卫星上也都搭载了低频射电频谱仪。三者的观测频段虽然略有差异（嫦娥四号着陆器0.140 MHz，鹊桥0.180 MHz，龙江一/二号130 MHz），但是都能填补地球射电天文观测上的空白。然而，龙江一号的失联，意味着两艘龙江号原本计划的双星射电干涉测量已注定无法完成。但是，单星低频射电探测还是可以做的。来都来了，当然要尽力而为。即使同样是在月球附近，月球正面和背面轨道上观测到的低频射电信号依然有很大不同

18、。在月球的遮挡之下，月球背面可以更好地屏蔽来自地球的射电干扰（Radio Frequency Interference，RFI）。在环绕月球的过程中，龙江二号会反复飞过月球的正面和背面也就可以完美验证和观测月球对低频射电信号的遮挡效果。2018年5月26日，龙江二号上的低频射电探测仪首次开机。此后，共接收了329分钟观测数据，证实月球对地球射电干扰的遮挡效果非常明显。来自地球的射电干扰，在龙江二号130 MHz的低频射电观测频段里，哪些频段干扰强，哪些频段干扰没那么强呢？龙江二号测量了月球正面轨道上130MHz频段的连续谱，完成了地球射电干扰普查。除了地球，太阳、太阳系巨行星和系外行星发出的射

19、电辐射，其中一些也在龙江二号的观测频段内。利用月球掩恒/行星时对这些辐射的遮挡，龙江二号多次对来自于太阳、木星、银心和Cas-A等强射电源的低频射电辐射进行了观测，相关探测数据还在进一步处理和解译中。、沙特相机：中国与中东合作的里程碑龙江还不止这一点运气。虽然龙江一号和二号是孪生机，但是这次在龙江二号上还携带了另一种龙江一号上没有的科学载荷由沙特阿拉伯阿卜杜勒阿齐兹国王科技城研制的月球小型光学成像探测仪（微型光学相机）。2018年5月28日，入轨三天后，沙特的微型光学相机首次开机。此后，在龙江二号在轨期间，沙特相机累计完成了30次拍摄成像。成功拍摄了包含波斯湾、红海、地中海、阿拉伯半岛等区域的

20、地月合影。成功获取了多幅清晰的月球雨海局部等区域的科学探测影像。作为嫦娥四号任务国际合作载荷之一，龙江二号的成功在中东地区产生了强烈反响；成为中国与中东在航天领域合作的又一标志性成果，也由此拉开了中沙航天深度合作的序幕。、业余无线电通信：全世界无线电爱好者们的共同努力龙江卫星共有三个通讯频段：S波段、X波段和VHF/UHF波段。其中，S波段用于测控，X波段用于科学载荷的数据传输，两者均由中国深空网台站负责。这些国家队有着1865米口径的强大天线，但是可以分配给龙江任务的资源有限，所需的高耗能也给龙江这样的小卫星造成一定压力。因此，龙江卫星还携带了由紫丁香学生微纳卫星团队研制的甚高频/超高频（简

21、称VHF/UHF）通信模块。其中，VHF频段用于上行（上传指令）、UHF频段用于下行（接收卫星状态和载荷数据）。在龙江卫星发射之前，哈工大紫丁香学生微纳卫星团队、哈工大业余无线电俱乐部的20余名学生，通过新建、改造、借用等方式，在哈尔滨、北京、哈密、广州、荷兰德文格洛、日本和歌山等地，设立了6个VHF/UHF地面站，并且开发了开源的调制解调软件和网络传输软件，搭建了数据解析服务器。还不止这些。在整个龙江卫星任务期间，众多业余无线电组织、爱好者团体和个人，都为龙江号的通信贡献了自己的力量。其中，一些无线电爱好者们甚至仅仅通过自家门前、屋顶的“简陋”接收设备，也投身于龙江任务的协作之中。从两颗龙江

22、卫星与火箭分离，到龙江二号结束任务，来自巴西、智利、美国、波兰等近17个国家的共50个地面站，成功实现了龙江卫星UHF频段的信号和数据接收。除了接收数据，多个地面台站还通过龙江二号的UHF频段开展了诸多业余无线电试验。2018年6月10日，荷兰德文格洛25米天线和北京12米天线协作，完成了国际首次月球轨道UHF频段VLBI（Very Long Baseline Interferometr，甚长基线干涉测量）定轨试验。北京时间2019年7月1日1351至1527，在下载日全食（后面会讲到）测试影像的间隙，哈尔滨工业大学集体业余电台BY2HIT与德国业余无线电爱好者Reinhard Kuehn （

23、DK5LA），通过龙江二号卫星的转发通信功能，实现了中国与德国的双向通信（QSO）。此时，卫星到通联双方距离约为360000公里。这是国际首次月球轨道卫星的业余双向通信。2019年7月5日，德文格洛和歌山、北京、哈尔滨台站进一步协作，完成了四个台站的VLBI定轨试验。相关试验数据还在分析解译中。龙江任务的VHF/UHF通信模块是一次低成本、低能耗的深空卫星通讯尝试。通过借力全世界各地的业余无线电爱好者们和通信台站，共同完成了龙江任务VHF/UHF频段的信号收发。这是国际首次在月球轨道进行的业余无线电通信试验。从这个角度来说，龙江任务的顺利完成，不仅促进了民间的国际交流，其本身也就是全世界无线电

24、爱好者们的共同胜利。、学生CMOS相机：Inory之眼2019年2月，龙江二号拍摄的“最美地月合影”在美国科学杂志、英国独立报上刊发，引起全世界各地的广泛关注。而拍摄这幅奇景的，却是龙江二号上一个极小、极不起眼的试验设备微型CMOS相机。你可能想象不到，这枚微型相机重量仅仅只有20克，大小只有两个1元硬币那么大。更难能可贵的是，这枚相机是由哈工大以本科生为主的学生团队负责研制的。他们的平均年龄不到24岁，可以称得上是中国最年轻的航天团队。在龙江卫星极其严苛的尺寸和重量限制之下，这个年轻的微型相机团队克服了种种困难，出色地完成了相机的设计、卫星在轨时的拍摄、照片的传输和后期处理。除了这张网红“最

25、美地月合影”以外，微型CMOS相机还拍摄过其他角度的地月合影、火星与摩羯座天区、月面云海等诸多美丽的照片这真是小小的身躯，大大的能量。这个小相机，在龙江团队和助力龙江任务的无线电爱好者团体内部有个可爱的昵称：Inory之眼这是相机设计师泰米尔喜欢的爱豆、动漫歌手“祈Inory”的名字。字母INORY被刻在了CMOS相机的电路板上，随着龙江二号一起环游月球，一路见证着龙江二号的艰辛和喜悦。微型CMOS相机的数据通过UHF业余频段传输，也就是说这些照片也都是全世界无线电爱好者们协同接收的每张照片都被分割成一小包一小包数据，并且是由多位爱好者接收之后再拼接起来的。是龙江团队和全世界无线电爱好者们共同

26、“拼”出了包括这张网红“最美地月合影”在内的诸多地月美图。而这群逐梦航天的朋友们，还要携手干最后一件大事。、从月球上看日全食是一种怎样的体验？北京时间2019年7月3日清晨，2019年唯一一次日全食在南美洲的上空上演。在这次日全食发生期间，地球上的我们如果在合适的地方，能看到月球完全遮挡了太阳。如果在月球附近观测日食，那么会看到怎样的场景？彼时正在绕月飞行的龙江二号为我们提供了一种“上帝视角”。如何做好规划，让龙江二号的CMOS相机找到合适的机位和时机，用自己有限的性能，记录下这次千载难逢的奇观呢？这场来自宇宙的挑战让年轻的龙江二号团队和众多业余无线电爱好者们摩拳擦掌，激动不已。微型CMOS相

27、机要求拍摄目标位于太阳矢量的相反方向，而且需要相机的视野中必须包含一定面积的月面才能做到正确曝光。在日全食发生的2个多小时里，月球遮挡住太阳，而龙江二号刚好会经过月球背面，可以找到满足对地拍摄的条件和时机。另一方面，为了获得38万千米外地球的更多细节，同时又不会由于姿态指向误差错过地球，项目组选择使用2x的数码变焦倍率进行拍摄。在大致方案确定以后，哈工大团队与西班牙无线电爱好者Dani Estevez （EA4GPZ）等人，对最佳的拍照时刻进行了反复的核算与讨论，最终确定：为了验证相机参数设置的正确性，在协调世界时（UTC，加8个小时就是北京时间）6月30日进行6次测试成像；在协调世界时7月2

28、日18:57:00和19:32:45两个临界时间点的前后1分钟里，龙江二号进行6次成像；确定了在拍照后用于数据接收的时间段。这些反复核算过的观测计划最终被转化为指令码字，从北京航天控制中心通过S频段测控网发送至龙江二号。北京时间7月3日凌晨，龙江二号完美执行了既定规划，用微型CMOS相机从月球轨道上拍摄下了日全食期间月球投在地球上的影子。从照片中可以看到，地球的美洲大陆、大洋上的风暴、太阳在海面反射的光斑，以及最重要的：月球落在地球上的影子。照片下载的指令由哈工大团队生成，通过德国业余无线电爱好者Reinhard Kuehn（DK5LA）的VHF频段EME天线阵列发送至龙江二号；而UHF频段的

29、下行图像数据则由荷兰德文格洛25米射电望远镜、北京沙河12米站以及哈工大在国家无线电检测中心哈尔滨监测站搭建的小八木阵列天线，进行同步接收。这次协同大作战的成功，让所有参与行动规划和数据接收的朋友们获得了极大的喜悦和满足。参与了多次龙江二号数据接收的志愿者Tammo Jan Dijkema说：我们对这个相机的使用越来越擅长了，这几张照片比我们之前的都好。但是遗憾的是，此时已是2019年7月初，已经完成既定使命的龙江二号将在月底结束任务。为了避免卫星失去动力后产生空间垃圾，龙江二号选择在尚有燃料的情况下主动撞月坠毁就像撞月的嫦娥一号、撞土星的卡西尼号等诸多探测器前辈们一样。早在2019年1月，龙江二号已进行了轨道调整，随后将慢慢随着轨道的演化在7月底撞击月球。、受控坠毁：月宫“长眠”2019年7月31日晚22:20分左右，已经完成所有任务的龙江二号卫星按照既定计划撞上月球背面坠毁，结束任务。通过龙江二号的轨道，无线电爱好者Daniel Estvez估算，龙江二号的撞月点