虽为“孪生姊妹”却有五大不同——嫦娥四号的非凡之处

“嫦娥四号”是不是“嫦娥三号”的备份或者复制品？不少“航天迷”朋友们心中存有这个疑问。

备份的确是“嫦娥四号”原本的使命，但在“三姐”圆满完成任务后，“四妹”被赋予了新的担当——实现人类首次月球背面软着陆和巡视勘察。可以说，这是一次真正意义上的首飞，也随之带来了一系列的新问题、新挑战。为此，研究院科研人员精心设计与研制，使“嫦娥四号”“脱胎换骨”，成为与“三姐”不同的全新的航天器。备份变首飞，让我们通过五大不同来领略“嫦娥四号”的非凡之处。

科学目标不同

“嫦娥三号”任务的科学目标是“测月、巡天、观地”，即开展月球形貌与地质构造调查，开展月表物质成分和可利用资源调查，进行月球内部的结构研究和日-地-月空间环境探测与月基天文观测。

▲ 嫦娥四号着陆器热试验

而“嫦娥四号”任务的科学目标都是在月球背面完成的，包括实现月基低频射电天文观测，月球背面巡视区形貌、矿物组份探测和月球背面巡视区浅层结构探测。“因为没有别的探测器到过月球背面，所以不论是探地形还是探月壤成分，应该都是人类第一次获得一手数据。”嫦娥四号探测器项目执行总监张熇说。

工程目标不同

通过实施重大航天实践推动工程的进步，是中国航天跨越发展的重要途径和经验，月球探测工程更是如此。“嫦娥三号”任务的工程目标有三个：突破月面软着陆、月面巡视勘察；研制月面软着陆探测器和巡视探测器，建立地面深空站；建立月球探测航天工程基本体系，形成重大项目实施的科学有效的工程方法。习近平总书记评价：“‘嫦娥三号’任务圆满成功，为我国航天事业发展树立了新的里程碑，在人类攀登科技高峰征程中刷新了中国高度！”

站在这样的起点上，“嫦娥四号”向着更高的山峰攀登，将任务的工程目标锁定在两个“首次”：国际上首次实现月球背面软着陆和巡视勘察；首次实现地月L2点中继星对地对月的测控、数传中继。

▲ 月球南极且大部分处于月球背面的艾特肯盆地，红色代表高海拔地区、蓝色为低海拔地区

▲ 探测器精测

有效载荷不同

“嫦娥四号”与“嫦娥三号”的身形和“骨架”相同，携带的装备却大为不同。

“嫦娥三号”携带的有效载荷大致可以分为三类：第一类是用来观察月球的，主要设备包括全景相机、地形地貌相机、测月雷达等。第二类是用来观测宇宙的，主要由月基光学望远镜承担。第三类是用来观察地球周围的等离子层。三类载荷各有各的用处，相互配合。

“嫦娥四号”即将降落的月球背面，对于不少科学研究来说具有天然的优势。“月背非常‘干净’，可屏蔽地球无线电干扰。”张熇说。因此，根据着陆区域和科学目标的变化，科研人员对“嫦娥四号”携带的科学载荷做了很大的调整，把8台有效载荷带往月球背面冯·卡门撞击坑。着陆器携带地形地貌相机、降落相机、低频射电频谱仪等四台有效载荷和一台生物科普载荷，巡视器上共携带全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达等4台有效载荷。值得一提的是，嫦娥四号探测器携带了2个“国际范儿”的有效载荷，分别由德国和瑞典研制。

着陆环境不同

“嫦娥三号”着陆区是月球正面的虹湾。那里布满了月海玄武岩，地势较为开阔、平坦，位于大型撞击坑、月海、高地（山脉）交汇地区，有利于科学勘察目标的选择，当然也有利于与地球的通信联系。

据探测器系统项目产品保证经理吴学英介绍，“嫦娥四号”的主着陆区——月球背面靠近南极的冯·卡门撞击坑，着陆区面积比虹湾地区小了许多。因为月球背面山峰林立，大坑套小坑，很难找出再大一些、平坦一些的地方，供“嫦娥四号”安身。因此，嫦娥四号着陆器在凸凹不平“巴掌大”的地方软着陆，需要具有比“嫦娥三号”更准确的着陆精度。

通信方式不同

不论人类的探测器飞到多远，都需要深空测控通信系统作为联络的“纽带”。由于深空任务周期长、通信时延大、链路带宽有限、信号微弱等原因，深空测控通信实现起来更为困难，无论对星上设备还是对地面设备等都带来新的挑战。

对于落在被月球遮挡、没有任何通信信号的地方的“嫦娥四号”来说，通信显得难上加难。它无法像“嫦娥三号”那样直接和地球上的亲人们取得联系，“飞鸽传书”的任务就落到“鹊桥”中继卫星的肩上。

通过早先发射并成功架设在地月拉格朗日L2点的中继卫星，实施与地面的通信信号“接力”，“嫦娥四号”才得以与地球保持联络。

除了以上五大不同，研制队伍聚焦新任务、新环境、新状态、新风险，从轨道设计、动力下降策略、休眠唤醒策略等方面进行了系统设计，突破一系列必须解决的关键技术，同时制定了符合任务特征的故障预案，全力铸就“嫦娥四号”非凡之旅。