北京时间12月8日凌晨2:23,嫦娥4号月球探测器在西昌卫星发射中心,由长征3号乙改型(CZ-3B)运载火箭发射升空,这将是人类首次尝试着陆和实地探测月球背面。前情提要:嫦娥4号发射成功:去往从未踏足过的地方,需要一点勇气。
航天版霍格沃茨日报。来源:中国航天科技集团
发射之后的嫦娥4号要如何到达月球背面?
嫦娥四号中继星“鹊桥”奔向月球示意图。来源:中国航天科技集团
首先,嫦娥4号要和火箭挥手作别。
然后进入一个近地点约200公里、远地点约42万公里的大椭圆轨道,这是一个从地球轨道飞向月球轨道的过渡轨道,称为地月转移轨道。
11年前的嫦娥1号的由于火箭运载能力和经验不足的限制,采用了极其谨慎而稳妥的飞行方案:
先经过三次调相轨道来慢慢增加轨道周期(也就是近地点速度),以达到更稳定地进入地月转移轨道的目的。
嫦娥1号的轨道。来源:新华社
而之后的嫦娥2号、3号、鹊桥号和这次的嫦娥4号,都是发射之后就直接送入地月转移轨道的。这一过程通常需要4-5天,并需要在途中进行2-3次中途修正(TCM)。
娥3号的地月转移轨道段用了112个小时。来源:新华社
地月转移轨道之后,探测器就已经飞到月球附近了,这时候踩一脚刹车,就被月球引力捕获了,这个叫作近月制动。
再然后探测器会绕着月球转悠,择机变轨下降,然后择机着陆。
航天科技集团给出的官方流程是这样的(手机横屏观看)
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根据目前航天科技集团的官宣,在本次嫦娥4号的地月转移轨道段中:
第1次轨道修正因为入轨准确而取消;
昨天(12月9日)16:42,已顺利完成第2次轨道修正。
推特用户Scott Tilley于北京时间今天(12月10日)早上9点追踪到了嫦娥4号的轨道,表示嫦娥4号那时距离地球31.6万公里,正在按预期轨道运行[1]。
嫦娥4的地月转移段会比嫦娥3短2个小时,也就是110个小时[2]。
因此,
嫦娥4号将会于12月12日16:42左右进行近月制动并进入月球轨道 ,
而第3次轨道修正会在近月制动的24个小时前(也就是11日16:42左右)进行。
那为什么12日就到月球了却要等那么久才登月呢?
因为要等天亮。
“月之背面”并不是“月之暗面”,事实上,月球的背面和正面都会轮流被阳光照射到。那么月球上的一天有多长?
我们知道,月球的自转周期和公转周期相同,所以月球上的一天就是地球上的一个月(更准确地说是28天),也就是月球上一个白天是14个地球日,一个夜晚也是14个地球日。
嫦娥4号12日入轨时是月球上着陆区所在区域的夜晚,夜里着陆当然太危险了对吧,所以需要等到着陆区的白天时段才会着陆。因此嫦娥4号将会在月球轨道转悠上半个月,到1月初左右才会择机着陆。
参考
[1] https://twitter.com/coastal8049/status/1072038703147536385
[2] https://www.weibo.com/tv/v/H6y22z4eJ?fid=1034:4315607672502776