嫦娥四號是世界首顆在月球背面軟著陸和巡視探測的航天器，它由著陸器、巡視器，以及"鵲橋"中繼衛(wèi)星組成。在整個任務中，隨處可見來自上海的強大科技智慧，助力嫦娥四號開啟人類首次月背探測之旅。

據(jù)介紹，嫦娥四號最初是作為嫦娥三號任務的備份星而與嫦娥三號同時研制的。2013年12月嫦娥三號的成功落月，賦予了嫦娥四號更艱巨的使命，它將實現(xiàn)人類首次月球背面軟著陸和巡視勘察。

在該項任務中，上海航天承擔了嫦娥四號著陸器與巡視器上五個半分系統(tǒng)的研制，共涉及28臺設備。為了滿足任務的需求，研發(fā)人員在原有備份星的基礎上，對部分設備的結(jié)構(gòu)和性能進行了改進。

由于嫦娥四號的首選著陸區(qū)為月球南極艾特肯盆地，那里地形崎嶇，撞擊坑大而且分布密集,這就對探測器著陸區(qū)的選擇和著陸精度提出了很高的要求。再加上著陸區(qū)在月球背面，著陸器和巡視器無法同地球直接通信，只能通過中繼星進行上下行操作，這就使得通訊時延大大增加。針對這些難點，設計團隊為巡視器定義了感知、移動、探測、休眠等七種工作模式，同時提高其適應地形的能力、通過極限的能力，以及自主工作的能力。 要確保設備能夠準確可靠地按照既定的程序一步步去完成。嫦娥四號項目辦副主任鄭云青說，為了能保證設備在萬一有意外的時候，能夠應急處理，他們在地面做了大量的驗證試驗。

嫦娥四號將首次落到月球背面，這使得探測器與地球的直接通訊信號受到月球遮擋，必須通過"鵲橋"中繼星進行信號中轉(zhuǎn)。因此與嫦娥三號相比，嫦娥四號巡視器測控數(shù)傳分系統(tǒng)不僅要承擔與著陸器的數(shù)據(jù)通信的功能，還要執(zhí)行與中繼星進行遙測和數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?。嫦娥四號?shù)傳分系統(tǒng)單機主管師黃波說，由于中繼星畢竟受體積或者質(zhì)量的限制，發(fā)射功率沒有辦法那么大，因此他們在設計上，就要強化探測器的接收功能，打個比方，就好像兩個人聊天時，一個人說話的聲音變小了，就只能靠聽者提高耳朵的靈敏度，才能聽清說話的內(nèi)容。

一個月夜相當于地球上14天，同時月夜最低溫度可達到零下180度。為了讓嫦娥四號在月球上安全過夜，上海航天的研制人員還為巡視器開發(fā)了休眠喚醒功能。當月夜降臨時，巡視器會為自己找好棲身之所開始休眠。一直到太陽照射到月球車太陽翼的電池片上，將其喚醒，再開啟又一次勘測，為此，他們大大將嫦娥四號上采用的太陽電池的發(fā)電功率，提升了三個百分點，保證在極端溫度下還是能夠可靠地恢復整個能源的供給。

而中科院上海技物所則承擔了本次嫦娥四號任務中，3臺光電載荷的研制任務。

位于月球車的正前方、五星紅旗正下方的紅外成像光譜儀，是嫦娥四號巡視器的"攝像機"。單次獲得月表光譜信息只需要11分鐘，比嫦娥三號的25分鐘大大縮短。

巧妙設計的"鏡頭蓋”，具有防塵、隔熱的功能，保護光學組件在晝夜溫差極大的月表生存。 而當防塵板打開之后，就可以有效地對月表進行毫米級的光譜圖譜數(shù)據(jù)獲取，這個數(shù)據(jù)為科學家做月表礦物成分的反演分析。

為幫助嫦娥四號，姿態(tài)優(yōu)美地落月，技物所研制的另外兩件載荷也十分關鍵。

激光測距敏感器，從著陸器距離月球30公里時，開始向月面發(fā)射激光，測量距離，發(fā)揮"導航"的作用。當嫦娥四號距離月表僅100米時，激光三維成像敏感器開啟，迅速而準確地搜尋安全著陸地。兩者配合，保證著陸器看得準、落得穩(wěn)。著陸的區(qū)域比嫦娥三號還要小，而且懸停的事件非常短，每次的成像時間僅有四分之一秒，可見難度之高。

中科院上海硅酸鹽研究所則在著陸器的涂層上面下足了功夫。

"嫦娥四號"的工作環(huán)境可謂是"冰火兩重天"。飛行時，向陽面和背陽面的工作環(huán)境的溫度差異很大；登月后又要承受巨大的晝夜溫差，月球表面最低時可達零下180度，最高可超過150度，而著陸器與月球車上單機運行溫度一般要求在為零下40度到零上50度左右。為此，上海硅酸鹽研究所歷經(jīng)多次反復試驗，研制了13種涂層和組建，其中的低溫多層隔熱組件可以實現(xiàn)雙向隔熱，外部高溫時候熱量不往里傳，外部寒冷時候里面熱量又不往外漏，同時還能兼顧防靜電等特殊工作環(huán)境的要求。

在準備著陸時，"嫦娥四號"還要經(jīng)歷一個極度高溫，發(fā)動機點火時的最高溫度達1400多度，而周邊的儀器卻要在幾十度室溫條件下正常工作，上海硅酸鹽所研制出了一個高溫多層隔熱屏，它像"裙子"一樣將高溫環(huán)境包圍起來，在發(fā)動機與周圍的電子元器件之間形成一道屏障，有效地減小了發(fā)動機工作對探測器本體溫度的影響。

 
而在上海松江，還有上海天文臺的工作人員，通過天馬望遠鏡在為嫦娥四號保駕護航。

天馬望遠鏡的靈敏度很高，通過接收電波，它能觀測到100多億光年外的天體。在嫦娥四號中繼星任務中，科學家通過天馬望遠鏡從發(fā)射之日開始每日實時觀測中繼星，提供高精度觀測數(shù)據(jù)，為確保中繼星順利飛抵目標軌道發(fā)揮了重要作用。

天馬望遠鏡大幅提升了探月衛(wèi)星和深空探測器測定軌精度，使負責為探月衛(wèi)星測軌導航的VLBI觀測網(wǎng)的靈敏度提高至1.67倍。而這次任務更加艱巨，是因為嫦娥四號要落到月球背面，因此就需要同時完成兩顆星的觀測任務，既要對中繼星進行定軌，也要對嫦娥四號進行定軌。

由于潮汐鎖定效應，月球永遠都是一面朝向地球，月球背面是迄今無人涉足過的未知區(qū)域。隨著今天凌晨發(fā)射任務的成功實施，嫦娥四號隨后將進入地月轉(zhuǎn)移軌道，史無前例地踏上人類征戰(zhàn)月球背面的旅程，也許月球背面的秘密很快就將揭開，讓我們拭目以待。

（看看新聞Knews記者：湯銘 張幗霞 見習記者：朱齊越 許多 編輯：薛晨）