據中國科學(xué)院國家天文臺官網(wǎng)消息，北京時(shí)間 9 月 25 日凌晨，國際科學(xué)期刊《自然·通訊》(Nature Communications)在線(xiàn)發(fā)布我國月球探測領(lǐng)域的一項重要成果。中國科學(xué)院國家天文臺李春來(lái)研究員領(lǐng)導的科研團隊利用嫦娥四號數據精確定位了嫦娥四號(CE-4)的著(zhù)陸位置，并再現了嫦娥四號的落月過(guò)程。

　　月球表面軟著(zhù)陸的動(dòng)力下降是一個(gè)時(shí)間短、速度變化快的過(guò)程，難以依靠地面實(shí)時(shí)控制，通常只能采用探測器自身攜帶的敏感器自主實(shí)現測控。為了掌握探測器自主控制的效果，建立任務(wù)規劃和科學(xué)探測的位置基準，重構探測器動(dòng)力下降段軌跡和精確確定著(zhù)陸點(diǎn)位置具有重要的工程和科學(xué)意義，一直是行星探測中關(guān)注的焦點(diǎn)之一。

　　2019 年以前，人類(lèi)在 60 年來(lái)的月球探測歷程中成功實(shí)施了 20 次月面軟著(zhù)陸，全部位于朝向地球的月球正面。探測器下降軌跡和著(zhù)陸點(diǎn)位置可以通過(guò)地面設備進(jìn)行測量。

月面著(zhù)陸點(diǎn)分布圖

　　2019 年 1 月 3 日嫦娥四號探測器在月球背面馮·卡門(mén)撞擊坑內成功實(shí)現了人類(lèi)歷史上第一次月球背面軟著(zhù)陸。由于月球的遮擋，地面設備無(wú)法進(jìn)行跟蹤實(shí)現對月球背面軟著(zhù)陸探測器的直接或間接無(wú)線(xiàn)電測量，利用中繼星回傳地面的遙測參數(包括探測器高度，加速度和姿態(tài)等信息)又非常有限，精確重構探測器下降軌跡和著(zhù)陸點(diǎn)精確定位受到了極大的影響。而基于影像的定位技術(shù)，是月球背面進(jìn)行著(zhù)陸點(diǎn)精確定位的一種有效手段。

　　李春來(lái)團隊與中國空間技術(shù)研究院合作研究，利用中國自主研制的嫦娥二號(CE-2)高分辨率地形數據，結合嫦娥四號下降過(guò)程和月面探測期間獲得的多源影像數據，精細重構了嫦娥四號在月球背面粗避障和精避障等自主導航降落過(guò)程，實(shí)現了探測器的精準定位。

　　嫦娥四號降落相機拍攝的影像圖會(huì )在著(zhù)陸后通過(guò)“鵲橋”中繼衛星傳回地球。利用這些圖像對嫦娥四號著(zhù)陸軌跡進(jìn)行重構，文章在三維空間中繪制了探測器的下降軌跡，位置精度可以達到 1m 左右。根據解算的 cm 分辨率地形數據，作者指出嫦娥四號著(zhù)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 8.35m，且著(zhù)陸點(diǎn)周?chē)灿形鍌€(gè)撞擊坑。隨后，作者結合導航相機拍攝的圖像，精確計算出嫦娥四號的著(zhù)陸點(diǎn)為東經(jīng) 177.5991°，南緯 45.4446°，高程-5935 米，并在空間分辨率 7m、5m、1m、10cm 和 5cm 的月球影像和地形數據上進(jìn)行了精確識別。

　　以上研究成果不僅為嫦娥四號著(zhù)陸器和玉兔二號月球車(chē)開(kāi)展科學(xué)探測提供了背景信息和位置基準，是月球背面控制點(diǎn)研究、高精度月球測繪的基礎，也將為我國未來(lái)深空探測任務(wù)(例如，小行星附著(zhù)、火星軟著(zhù)陸)提供技術(shù)支持。

嫦娥四號著(zhù)陸點(diǎn)在影像上的位置示意圖

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