月面著陸點分布圖。中科院國家天文臺供圖
嫦娥四號著陸點在影像上的位置示意圖。中科院國家天文臺供圖
北京時間9月24日，《自然—通訊》雜志在線發(fā)布了我國月球探測領域的一項重要成果。中國科學院國家天文臺研究員李春來領導的科研團隊，利用嫦娥四號數(shù)據(jù)精確定位了嫦娥四號的著陸位置，再現(xiàn)了嫦娥四號的落月過程。
此前，人類實施的月面軟著陸全部位于朝向地球的月球正面，探測器下降軌跡和著陸點位置可以通過地面設備進行測量。2019年1月3日，嫦娥四號在月球背面馮·卡門撞擊坑內(nèi)實現(xiàn)了人類歷史上第一次月球背面軟著陸。但由于月球的遮擋，地面設備無法實現(xiàn)對月球背面軟著陸探測器的直接或間接無線電測量，利用中繼星回傳地面的遙測參數(shù)又非常有限，精確重構(gòu)探測器下降軌跡和著陸點精確定位受到了極大影響。
論文第一作者、中科院國家天文臺研究員劉建軍說，在這種情況下，基于影像的定位技術，是月球背面進行著陸點精確定位的一種有效手段。
李春來團隊與中國空間技術研究院科研人員合作，利用中國自主研制的嫦娥二號高分辨率地形數(shù)據(jù)，結(jié)合嫦娥四號下降過程和月面探測期間獲得的多源影像數(shù)據(jù)，精細重構(gòu)了嫦娥四號在月球背面粗避障和精避障等自主導航降落過程，實現(xiàn)了探測器的精準定位。
在著陸后，嫦娥四號降落相機拍攝的影像圖通過“鵲橋”中繼衛(wèi)星傳回地球。科研人員利用這些圖像對嫦娥四號著陸軌跡進行了重構(gòu)，在三維空間中繪制了探測器的下降軌跡，位置精度可以達到1米左右。
根據(jù)解算的厘米分辨率地形數(shù)據(jù)，科研人員指出，嫦娥四號著陸在一個退化撞擊坑的緩坡上，距離北邊一個直徑25米的撞擊坑邊緣僅有8.35米，且著陸點周圍共有五個撞擊坑。隨后，研究人員結(jié)合導航相機拍攝的圖像，精確計算出嫦娥四號的著陸點為東經(jīng)177.5991°，南緯45.4446°，高程-5935米。
李春來指出，這一研究成果不僅為嫦娥四號著陸器和玉兔二號月球車開展科學探測提供了背景信息和位置基準，是月球背面控制點研究、高精度月球測繪的基礎，也將為我國未來深空探測任務（例如小行星附著、火星軟著陸等）提供技術支持。
據(jù)了解，月球表面軟著陸的動力下降是一個時間短、速度變化快的過程, 難以依靠地面實時控制，通常只能采用探測器自身攜帶的敏感器自主實現(xiàn)測控。為了掌握探測器自主控制的效果，建立任務規(guī)劃和科學探測的位置基準，重構(gòu)探測器動力下降段軌跡和精確確定著陸點位置具有重要的工程和科學意義，一直是行星探測中關注的焦點之一。
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