國家天文台基於嫦娥四號探測數據重構月球背面登陸軌跡

中國科學院國家天文台李春來研究員領導的科研團隊利用嫦娥四號數據精確定位了嫦娥四號的登陸位置，並再現了嫦娥四號的登月過程。

月球表面登陸的動力下降是一個時間短、速度變化快的過程, 難以依靠地面即時控制，通常只能採用太空船自身攜帶的敏感器實現測控。為了掌握太空船控制的效果，建立任務規劃和科學探測的位置基準，重構太空船動力下降段軌跡和精確確定登陸點位置具有重要的工程和科學意義，一直是行星探測中關注的焦點之一。

2019年以前，人類在六十年來的月球探測歷程中成功實施了二十次月面登陸，全部位於朝向地球的月球正面。太空船下降軌跡和登陸點位置可以通過地面設備進行測量。

2019年1月3日嫦娥四號探測器在月球背面馮·卡門（Von Kármán）隕石坑內成功實現了人類歷史上第一次月球背面登陸。由於月球的遮擋，地面設備無法進行跟踪實現對月球背面登陸探測器的直接或間接無線電測量，利用中繼衛星回傳地面的遙測參數（包括探測器高度，加速度和姿態等信息）又非常有限，精確重構太空船下降軌跡和登陸點精確定位受到了極大的影響。而基於影像的定位技術，是月球背面進行登陸點精確定位的一種有效手段。

李春來團隊與中國空間技術研究院合作研究，利用中國嫦娥二號高分辨率地形數據，結合嫦娥四號下降過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避開障礙物的降落過程，實現了探測器的精准定位。

嫦娥四號降落相機拍攝的影像圖會在登陸後通過鵲橋中繼衛星傳回地球。利用這些圖像對嫦娥四號登陸軌跡進行重構，在立體空間中繪製了太空船的下降軌跡，位置精度可以達到一米左右。根據解算的厘米分辨率地形數據，嫦娥四號登陸在一個退化隕石坑的緩坡上，距離北邊一個直徑二十五米的撞擊坑邊緣僅有8.35米，且著陸點周圍共有五個撞擊坑。隨後，作者結合導航相機拍攝的圖像，精確計算出嫦娥四號的著陸點為東經177.5991°，南緯45.4446°，高度-5935米。

【圖、文：節錄自中國科學院國家天文台網頁；新聞訊息由林景明提供】