月面著陸點(diǎn)分布圖。中科院國(guó)家天文臺(tái)供圖
嫦娥四號(hào)著陸點(diǎn)在影像上的位置示意圖。中科院國(guó)家天文臺(tái)供圖
北京時(shí)間9月24日，《自然—通訊》雜志在線發(fā)布了我國(guó)月球探測(cè)領(lǐng)域的一項(xiàng)重要成果。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員李春來(lái)領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)，利用嫦娥四號(hào)數(shù)據(jù)精確定位了嫦娥四號(hào)的著陸位置，再現(xiàn)了嫦娥四號(hào)的落月過程。
此前，人類實(shí)施的月面軟著陸全部位于朝向地球的月球正面，探測(cè)器下降軌跡和著陸點(diǎn)位置可以通過地面設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。2019年1月3日，嫦娥四號(hào)在月球背面馮·卡門撞擊坑內(nèi)實(shí)現(xiàn)了人類歷史上第一次月球背面軟著陸。但由于月球的遮擋，地面設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)月球背面軟著陸探測(cè)器的直接或間接無(wú)線電測(cè)量，利用中繼星回傳地面的遙測(cè)參數(shù)又非常有限，精確重構(gòu)探測(cè)器下降軌跡和著陸點(diǎn)精確定位受到了極大影響。
論文第一作者、中科院國(guó)家天文臺(tái)研究員劉建軍說(shuō)，在這種情況下，基于影像的定位技術(shù)，是月球背面進(jìn)行著陸點(diǎn)精確定位的一種有效手段。
李春來(lái)團(tuán)隊(duì)與中國(guó)空間技術(shù)研究院科研人員合作，利用中國(guó)自主研制的嫦娥二號(hào)高分辨率地形數(shù)據(jù)，結(jié)合嫦娥四號(hào)下降過程和月面探測(cè)期間獲得的多源影像數(shù)據(jù)，精細(xì)重構(gòu)了嫦娥四號(hào)在月球背面粗避障和精避障等自主導(dǎo)航降落過程，實(shí)現(xiàn)了探測(cè)器的精準(zhǔn)定位。
在著陸后，嫦娥四號(hào)降落相機(jī)拍攝的影像圖通過“鵲橋”中繼衛(wèi)星傳回地球�？蒲腥藛T利用這些圖像對(duì)嫦娥四號(hào)著陸軌跡進(jìn)行了重構(gòu)，在三維空間中繪制了探測(cè)器的下降軌跡，位置精度可以達(dá)到1米左右。
根據(jù)解算的厘米分辨率地形數(shù)據(jù)，科研人員指出，嫦娥四號(hào)著陸在一個(gè)退化撞擊坑的緩坡上，距離北邊一個(gè)直徑25米的撞擊坑邊緣僅有8.35米，且著陸點(diǎn)周圍共有五個(gè)撞擊坑。隨后，研究人員結(jié)合導(dǎo)航相機(jī)拍攝的圖像，精確計(jì)算出嫦娥四號(hào)的著陸點(diǎn)為東經(jīng)177.5991°，南緯45.4446°，高程-5935米。
李春來(lái)指出，這一研究成果不僅為嫦娥四號(hào)著陸器和玉兔二號(hào)月球車開展科學(xué)探測(cè)提供了背景信息和位置基準(zhǔn)，是月球背面控制點(diǎn)研究、高精度月球測(cè)繪的基礎(chǔ)，也將為我國(guó)未來(lái)深空探測(cè)任務(wù)（例如小行星附著、火星軟著陸等）提供技術(shù)支持。
據(jù)了解，月球表面軟著陸的動(dòng)力下降是一個(gè)時(shí)間短、速度變化快的過程, 難以依靠地面實(shí)時(shí)控制，通常只能采用探測(cè)器自身攜帶的敏感器自主實(shí)現(xiàn)測(cè)控。為了掌握探測(cè)器自主控制的效果，建立任務(wù)規(guī)劃和科學(xué)探測(cè)的位置基準(zhǔn)，重構(gòu)探測(cè)器動(dòng)力下降段軌跡和精確確定著陸點(diǎn)位置具有重要的工程和科學(xué)意義，一直是行星探測(cè)中關(guān)注的焦點(diǎn)之一。
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