月背工作滿三年！嫦娥四號如何做到超期服役

15日，嫦娥四號探測器已經(jīng)進(jìn)入月夜休眠，各系統(tǒng)狀態(tài)良好。2019年1月3日，嫦娥四號探測器降落在月球背面艾特肯盆地內(nèi)的馮卡門撞擊坑內(nèi)，開啟了探月之旅。到今天，嫦娥四號探測器在月背工作時間已超過了3年，其中，玉兔二號月球車也已經(jīng)在月背行駛了上千米，可以說是超期服役。那么，未來還會有哪些任務(wù)要承擔(dān)呢？

嫦娥四號探測器于2019年1月3日成功軟著陸在月球背面艾特肯盆地內(nèi)的馮卡門撞擊坑，開展了人類歷史上首次月背探測。它攜帶了全景相機、紅外成像光譜儀等6臺有效科學(xué)載荷，對月背地形地貌、月壤成分等進(jìn)行了詳細(xì)探測，目前已獲取超過3800G科學(xué)數(shù)據(jù)。

嫦娥四號任務(wù)地面應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計師 溫衛(wèi)斌：按照我們?nèi)蝿?wù)周期是工作了38個月晝，我們目前通過各種的數(shù)據(jù)和探測數(shù)據(jù)來分析，它的狀態(tài)是非常好的。著陸器上搭載目前長期工作的有兩臺載荷，是我們整個嫦娥四號探測器里面所有載荷工作時間應(yīng)該是最長的，它的數(shù)據(jù)也是獲取的是最多的。

目前，玉兔二號月球車已經(jīng)行駛超過1000米， 每個月晝平均行進(jìn)40米左右，它也是目前在月球背面工作時間最長的航天器。未來，玉兔二號將繼續(xù)朝著陸點西北方向行進(jìn)。

嫦娥四號任務(wù)地面應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計師 任鑫：現(xiàn)在大方向就是西北方向的沒有濺射物覆蓋的一個玄武巖區(qū)域，離咱們目前大約還有一公里，可能還需要較長的一段時間才能到達(dá)。

多項設(shè)計延壽命

實現(xiàn)超期服役

在嫦娥四號探測器發(fā)射之前，設(shè)計師給予玉兔二號的設(shè)計壽命為3個月，然而自從2019年成功著陸在月球背面以來，這只兔子已經(jīng)工作了3年之久，遠(yuǎn)超出設(shè)計壽命。這么長時間，它能始終保持良好的工作狀態(tài)，這是什么原因呢？

我國航天器上使用的元器件產(chǎn)品都是優(yōu)中選優(yōu)，并且要將產(chǎn)品的性能設(shè)定為最高標(biāo)準(zhǔn)。

嫦娥四號任務(wù)地面應(yīng)用系統(tǒng)主任設(shè)計師 付強：在設(shè)計之初，對各個部件的選用都有很高的可靠性的一個要求，有一個較高的壽命和可靠性的一個保證。

由于月球表面的溫度在160攝氏度和零下180攝氏度之間，晝夜溫差達(dá)到300多度。為此，工作人員對航天器設(shè)計了午休和月夜休眠兩種休息模式，讓嫦娥四號探測器更好適應(yīng)月球的溫度。

嫦娥四號任務(wù)地面應(yīng)用系統(tǒng)主任設(shè)計師 付強：經(jīng)過了38個月晝的考驗，我們的這一套工作程序流程的設(shè)計都是很合理的。

此外，由于月球沒有保護(hù)層，很多空間粒子會對月表的航天器產(chǎn)生影響。為了保證嫦娥四號和玉兔二號月球車的工作不受影響，在設(shè)計之初，它就增強了抗輻照性能。得益于這些保護(hù)，不僅可以延長航天器的使用壽命，同時對于采集數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度也提供了保障。

月球“神秘小屋”

究竟為何物？

前一段時間，月球上發(fā)現(xiàn)“神秘小屋”，一度成為網(wǎng)絡(luò)熱點。那這個“神秘小屋”究竟是什么呢？

這就是月球“神秘小屋”的圖片，它是由玉兔二號月球車在第36月晝拍攝到的。圖片中可以看到，在月表地平線的位置，有一個類似房子形狀的物體。

嫦娥四號任務(wù)地面應(yīng)用系統(tǒng)主任設(shè)計師 高興燁：之所以在之前看起來像一個小房子，是因為拍攝的距離和角度造成的，石塊是位于一個坡的頂部，咱們的嫦娥四號月球車是在坡的底部，所以說它是從下邊往上看，正好咱們看到石塊是在地平線上，當(dāng)時角度來看（像）是一個矩形的，看起來像一個小房子。

其實，“神秘小屋”的產(chǎn)生跟我們平時眼睛看東西，近大遠(yuǎn)小的原理類似。在受到光線、背景等多個因素的影響下，就會產(chǎn)生視覺上的錯覺。在第38個月晝，玉兔二號月球車行進(jìn)到了距離“小房子”10米左右的位置，拍到了小屋的真實面貌。

嫦娥四號任務(wù)地面應(yīng)用系統(tǒng)主任設(shè)計師 高興燁：38月晝我們走近了看，這個不是一個小房子，實際上是一個石塊。我們發(fā)現(xiàn)石塊的寬度大概是20公分，高度大概是10公分，背后有一個比較大的撞擊坑，這個撞擊坑的直徑大概是22米。

其實，“神秘小屋”圖像來自玉兔二號月球車日常環(huán)拍圖像中的一部分。為了保證玉兔二號的安全和探測任務(wù)的順利進(jìn)行，每個月晝期間，它都會進(jìn)行兩次360度環(huán)拍，給規(guī)劃好行進(jìn)路線。

拍攝圖像超千幅

記錄沿途地貌

玉兔二號月球車作為月球背面唯一的人類航天器，在月背行駛的3年時間里，它拍攝了超過1000幅圖像，詳細(xì)記錄了一路走來的地形地貌，為進(jìn)一步研究月球提供了價值豐富的數(shù)據(jù)資料。

由于月球沒有保護(hù)層，受到流星的撞擊，從而形成了大大小小的撞擊坑。玉兔二號月球車在一路的行走過程中，也拍攝到了多個不同時期形成的撞擊坑地貌，這也為我們更進(jìn)一步認(rèn)識月球提供了更多線索。

嫦娥四號任務(wù)地面應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計師 任鑫：從玉兔二號拍攝的高分辨照片上看到很多典型地貌，比如說一些新的撞擊坑，（直徑）可以到幾十米甚至幾十厘米這樣的量級。另外還有許許多多大大小小的石塊。

距離我們年代較短的撞擊坑，最為明顯的特征就是周圍有很多石塊。為了進(jìn)一步了解較新的撞擊坑，玉兔二號月球車會花費很長時間對它進(jìn)一步進(jìn)行探測。

嫦娥四號任務(wù)地面應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計師 任鑫：這個坑是在第8個月晝就發(fā)現(xiàn)它了，之后將近三個月來圍繞它進(jìn)行了一個非常詳盡的探測。它這個細(xì)節(jié)拍得更清楚了，中間的暗色物質(zhì)就比剛才的圖要清晰很多。其中這塊石頭當(dāng)時選擇探測對象，利用光譜儀對它進(jìn)行了拍攝，也對它的物質(zhì)成分進(jìn)行了詳細(xì)分析。

現(xiàn)在玉兔二號已經(jīng)完成了第38月晝的工作，正處在月夜休眠模式。后續(xù)玉兔二號月球車還將繼續(xù)向著陸點的西北方向行進(jìn)，獲取更多有效的探測數(shù)據(jù)。

什么是月晝與月夜？

15日，嫦娥四號探測器結(jié)束第38月晝工作，開始進(jìn)入月夜休眠。什么是月晝與月夜呢？

其實月球和地球相似，自身在不停旋轉(zhuǎn)，這就形成了月球上的白天和夜晚，稱作月晝與月夜。只不過和地球相比，月球的自轉(zhuǎn)時間要慢得多。月球上的一天，相當(dāng)于地球上的二十八天。也就是說，一個月晝大約等于地球上的十四天，而一個月夜同樣等于地球上的十四天。未來的十幾天時間，嫦娥四號探測器都會處于月夜休眠狀態(tài)。此后，再開始它第39月晝的辛勤工作。