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  • 1 # 魑魅涅槃

    嫦娥4號月球探測器原本是作為嫦娥3號月球探測器的備份存在的,現在嫦娥3號已經完成了月球軟著陸探測任務,也成為了中國發射的第一顆能夠在月球登陸的探測器。嫦娥3號月球探測器登陸的地區就是我們在地球上能夠肉眼看到的這一面,也就是所謂的月球正面。但是12月初發射的嫦娥4號的使命意義相比嫦娥3號更為重大,因為嫦娥4號將要登陸的是人類從未踏足過的月球背面,也就是我們在地球上永遠看不到的那一面。月球作為地球最大衛星存在,雖然是圍繞地球公轉的,但是因為月球自轉和公轉的時間是一致的原因,所以我們在地球上是永遠看不到月球背面的。雖然在航天事業發展的過去六七十年裡,美國和蘇聯都曾發射過月球探測器,並且美國還發射了阿波羅登月飛船,但是這些月球探測器降落的區域都是我們肉眼能夠看到的月球正面,這麼做的好處是對月球正面比較瞭解,而且月球正面環境良好,發射探測器登陸過程也更為簡單可靠,所以一直以來發射的月球探測器都是降落在月球正面的。但是人類畢竟是有好奇心的,要不然怎麼能在短短四五十年時間裡就從一顆幾十千克重的衛星到現在能夠發射幾百噸的空間站呢。所以很多國家對於月球的背面一直很好奇,一直想要發射月球探測器到月球背面去看看。雖然從目前的繞月衛星的探測資料而言,月球背面的環境相比正面更為惡劣,但是月球背面也有正面不具備的優勢,比如根據美國發射的繞月衛星的探測資料表明,月球背面很可能存在冰層,也就意味著有水資源的存在,其次月球背面更為安靜,沒有地區的雜波干擾,對於觀測宇宙更有地理優勢。所以這也是為什麼明知月球背面不如正面仍然要發射月球探測器降落背面的原因所在。但是要想登陸月球背面可不是像登陸月球正面那麼簡單的,首先因為月球沒有大氣層的緣故,所以晝夜溫差特別大,其次因為月球自轉大概需要相當於地球上的27天時間,所以對於將要登陸月球背面的嫦娥4號而言,如何捱過這27天時間才是關鍵。因為現在大部分航天器雖然裝有化學燃料,但是畢竟有限,所以大部分電子裝置的電能來源主要是透過太陽能電池帆板獲得,比如嫦娥3號上的月球車基本就是純電動的。但是發射到月球背面的嫦娥4號和正面的嫦娥3號處境完全不一樣,因為正面我們在地球上只要晴天大部分時間都能看到被太陽照射到的月球正面,嫦娥3號上的登陸器和月球車透過太陽能獲得電能的機會很多,所以只靠太陽能電池就能完成探測任務。但是嫦娥4號光是如何捱過這27天時間就很難。比如很多人都在問當初發射嫦娥3號的時候12天時間就成功登陸月球正面,但是嫦娥4號自12月8日成功發射到現在二十多天了還沒有登陸月球背面又是為何?這是因為嫦娥4號雖然和嫦娥3號一樣只用了短短3天時間就飛到了繞月軌道,但是為了能夠在月球背面登陸成功,嫦娥4號就得在軌道上等待月球背面正好被太陽照射到的時候,所以因為月球自轉時間慢從發射到現在仍然沒有登陸就是在等待時機。好訊息是前兩天嫦娥4號已經成功轉移到近月軌道,未來再經過兩次變軌修正就可以正式開始登陸月球背面了。前面說過月球因為公轉和自轉時間很慢的緣故,不管是在軌等待時機的嫦娥4號還是即將登陸月球背面的嫦娥4號月球探測車大部分時間都是處於黑暗狀態,所以就不能和其他衛星一樣透過太陽能帆板獲得電能來維持自身裝置的正常執行和溫度控制了。在這麼長的黑暗時間裡,嫦娥4號為了不被凍死和熱死,因為月球沒有大氣層白天的溫度高達150℃,黑夜則會降至-170℃,所以就需要時刻保持自身的溫度在合適狀態。在恆溫系統上除了採用比熱容更低的材料外,更重要的就是要找到能夠替代太陽能帆板的電能供應系統。而這就是基於同位素溫差發電的核電池。雖然早在嫦娥3號的登陸器上就採用過核電池,但是嫦娥3號上的核電池只能保證在黑夜狀態的溫控,並不支援月球車繼續進行探測活動。而嫦娥4號為了不浪費黑夜時間(因為相比嫦娥3號上晝夜轉變時間而言嫦娥4號一個晚上就是地球上的27天),所以嫦娥4號上搭載的核電池除了能夠保證嫦娥4號登陸器和月球車在黑夜狀態下保持恆定的溫度外,還要能夠支援月球車在黑夜狀態下繼續進行探測活動。所以總結一下就是嫦娥4號成功登陸月球背面後,在Sunny能夠照射到的時候採用太陽能帆板供電,在黑夜狀態下則使用核電池供電。

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