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中国科学家重构嫦娥四号月背着陆轨迹 将助力火星等深空探测

2019年09月25日 10:21 来源:中国新闻网 参与互动 
中国科学家重构嫦娥四号月背着陆轨迹将助力火星等深空探测
    刘建军研究员用3D打印的月球模型演示介绍嫦娥四号着陆月球背面位置。 孙自法 摄

  中新网北京9月25日电 (记者 孙自法)中国科学院国家天文台25日发布消息说,该台李春来研究员领导的科研团队利用嫦娥四号数据,精确定位了嫦娥四号在月球背面的着陆位置,并再现了嫦娥四号的落月过程。中国科学家最新完成的这一月球探测领域重要科研成果的研究论文,北京时间24日深夜获国际权威学术期刊《自然·通讯》在线发表。

月面着陆点分布图。国家天文台/供图
月面着陆点分布图。国家天文台/供图

  李春来表示,研究团队基于嫦娥四号数据重构月背着陆轨迹这项研究成果,不仅为嫦娥四号着陆器和玉兔二号月球车开展科学探测提供了背景信息和位置基准,也是月球背面控制点研究、高精度月球测绘的基础,还将为中国未来开展小行星附着、火星软着陆等深空探测任务提供技术支持。

嫦娥四号动力下降轨迹图。国家天文台/供图
嫦娥四号动力下降轨迹图。国家天文台/供图

  他说,月球表面软着陆的动力下降是一个时间短、速度变化快的过程,难以依靠地面实时控制,通常只能采用探测器自身携带的敏感器自主实现测控。为掌握探测器自主控制的效果,建立任务规划和科学探测的位置基准,重构探测器动力下降段轨迹和精确确定着陆点位置具有重要的工程和科学意义,一直是行星探测中关注的焦点之一。

  据介绍,2019年以前,人类在月球探测历程中成功实施20次月面软着陆,全部位于朝向地球的月球正面,探测器下降轨迹和着陆点位置均可以通过地面设备进行测量。2019年1月,中国嫦娥四号探测器在月球背面冯·卡门撞击坑内成功实现人类历史上第一次月球背面软着陆,由于月球的遮挡,地面设备无法进行跟踪实现对月球背面软着陆探测器的直接或间接无线电测量,而利用中继星回传地面的探测器高度、加速度和姿态等信息遥测参数又非常有限,精确重构探测器下降轨迹和着陆点精确定位受到极大影响。

  李春来团队研究认为,基于影像的定位技术,是月球背面进行着陆点精确定位的一种有效手段。研究团队通过与中国空间技术研究院合作研究,利用嫦娥二号高分辨率地形数据,结合嫦娥四号下降过程和月面探测期间获得的多源影像数据,精细重构了嫦娥四号在月球背面粗避障和精避障等自主导航降落过程,成功实现嫦娥四号探测器在月球背面的精准定位。

嫦娥四号着陆点在影像上的位置示意图。国家天文台/供图
嫦娥四号着陆点在影像上的位置示意图。国家天文台/供图

  最新发表研究成果论文第一作者、中科院国家天文台刘建军研究员说,嫦娥四号降落相机拍摄的影像图会在着陆后通过鹊桥号中继卫星传回地球,利用这些图像对嫦娥四号着陆轨迹进行重构,研究团队在三维空间中绘制出探测器的下降轨迹,位置精度可达1米左右。根据解算的厘米级分辨率地形数据分析显示,嫦娥四号着陆在月背一个退化撞击坑的缓坡上,距离北边一个直径25米的撞击坑边缘仅8.35米,且着陆点周围共有5个撞击坑。

  在此基础上,研究团队结合嫦娥四号导航相机拍摄的图像,精确计算出嫦娥四号着陆点位于月球东经177.5991度、南纬45.4446度、高程-5935米,并在空间分辨率7米、5米、1米和10厘米、5厘米的月球影像和地形数据上进行了精确识别。(完)

【编辑:张楷欣】

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