中国命名月球“广寒宫”！中国探测器互拍见证历史时刻

大家可能知道我是天文摄影爱好者，9月7号月食，我在小区后边的绿地里边顺便拍了点素材。

9月7日月全食红月亮照片，周围有几颗亮星。只在黯淡的红月亮之下，这几颗星才显得这么亮。

咱们书归正文。上次咱们说到，嫦娥2号称是“最不务正业”的月球探测器，这一杆子就支到700万公里之外，精确的和图塔蒂斯小行星来了个近距离的拍摄。照相机视野里边，眼看着图塔蒂斯小行星越来越大。等到照片传回地球，大家才看到这颗瞎转悠的天体到底长啥模样。

咱们也讲过很多小行星了。有的长得像土豆，有的长得像窝头。有的长得像生姜，有的长得像花生。这个图塔蒂斯小行星长得就像是个花生。当然，图塔蒂斯小行星模样非常的怪异，某个侧面看又像菜刀，转到另一个角度看上去又像手榴弹。别的小天体即便是花生的样子，也还比较圆，像图塔蒂斯这样见棱见角的还不多见。

图塔蒂斯小行星

这种长得像花生的小天体还有一定的普遍性。说术语，这种模样的家伙叫做“双瓣”型小行星。直径大于200米的小天体之中，大约有14%属于这种花生的形状。

所以，研究一下双瓣型小天体的成因就变得非常有必要了。咱们国家的科学家对此进行了研究。研究人员提出一种图塔蒂斯形成的新机制。假设最初图塔蒂斯的“母体”是一颗双小行星，即由主星与卫星组成，它俩相互之间潮汐锁定。冥王星和它的卫星卡戎就是这么个关系，二者脸对脸的互相绕着转。

由于图塔蒂斯的轨道倾角很小，很有可能当初它俩的轨道和地球轨道在同一个平面内，隔三差五就和地球接近一次。因此地球引力影响了主星和卫星的轨道，这两个家伙越来越靠近。同时地球引力也有潮汐作用。潮汐作用导致这两个家伙的形状发生变形，卫星轨道失稳而与主星发生低速碰撞，最后，两个小天体就这么粘在一起了。

因为当初那两个小天体是一个主星一个卫星，主星长得比卫星要大不少，因此两个家伙黏在一起以后，自然是一头大一头小。要么是葫芦型，要么就是手榴弹形状。要是手柄粘歪了，母星长得薄一点，外形就像菜刀了。大致上就是这么个模式。

双瓣小行星的黏合过程

紫金山天文台的科学家们发现图塔蒂斯小行星表面有不少碎石头。一共识别出200多个碎石，大小从10米到61米不等。这些碎石头来源于早期形成时的残留碎片。如今它长成这个手榴弹的形状的过程，并没有发生激烈的碰撞。而是逐渐靠近，然后慢慢的发生触碰摩擦，最后就这么黏在了一起。形成了一个双瓣小行星。所以，表面这些大石头，都不是撞击形成的，而是早年间形成过程之中，逐渐黏上去的。这种小天体本来就是个碎石头堆，因为引力的逐渐互相吸引而凑到一起的。

当然，这个图塔蒂斯头顶也有一个陨石坑，显然是后来被人撞过一下，陨石坑是可以通过坑里的堆积物，通过新鲜程度来判断年代，估计这个坑是16亿年以前撞的，已经有些年头了。

嫦娥2号是一路不停的往前继续飞奔。如今它成了一个绕着太阳公转的人造行星，到了2013年这家伙已经飞到距离地球6000万公里的地方了。这家伙还在工作，还时不时有信号发回来。后来嘛，因为距离太远，探测器的寿命也差不多到了。也就收不到信号了。但是大约到2029年左右，嫦娥2号可能和地球再次相遇。不知道到那时候能不能收到什么信号，估计是够呛。不管怎么说，这颗不务正业的探测器是足够物超所值了。

虹湾的3维地图

既然有了嫦娥1号和2号作为铺垫，该画的地图也画了，该测量的高度也测了，你都测到世界最高精确度了，虹湾地区也特地下降高度，绘制了局部超高清晰度的地图。探测器在深空范围内大幅度的变轨也变了，地面上的测控网络也准备好了，该做的准备也就都准备的差不多了。下一步就该发射嫦娥三号，着陆月球了。

咱们国家设计嫦娥工程的时候，那是一环套一环。绕落回三步走，1号2号完成了绕的任务，嫦娥3号就要完成落月的任务了。主攻方向就是月球软着陆、月面巡视、月夜生存、多目标深空测控通信和地月转移轨道多窗口高精度发射等关键技术。

说技术术语不太通俗，说人话呢，首先就是要完成探测器在月面的软着陆。月面没有空气，只能开着火箭进行反推，发动机需要能够深度节流，大幅度控制推力大小，这是一道不小的技术难关。油门关得太小，容易熄火。

嫦娥3号在做反推下降实验

所谓的月面巡视，就是带着一辆玉兔号月球车，在月球表面上溜达。月夜生存也很好理解，月球的夜晚很长，足足两个礼拜呢，温度能下降到-180℃，如何保暖，如何不冻死，就成了一项难题。

另外，落在月球上的探测器，也分为着陆器底座和月球车两部分，月球车下了地以后，自己走了，去探查月球的地形地貌，去探查月壤成分去了。那个底座还有自己的工作要做，底座上还装了好多科学仪器呢，比如月基光学天文台，说白了，这家伙带着一个遥控望远镜，可以在月球上做天文观测。还带了个极紫外望远镜，因为在月球上，距离足够远，足够对地球周围的等离子层进行观测。

这个等离子层是怎么形成的，其实就是因为地球有个磁场嘛，来自太阳的高能带电粒子进入地球磁场就会拐弯绕开，通过对这些等离子体的探测，就可以大致知道地球的磁场范围，也可以大致知道太阳风的强度有多大，在月球这么远的距离可以这么大的范围，如果你离的太近了，你是看不到全局的。

这个等离子层直径达到地球直径的15倍，相机足够远，才能一次拍下全景

2013年12月2号，嫦娥3号探测器从西昌发射中心发射升空。那年头，咱们国家最大的运载火箭就是长征3号乙，长征3号号称叫西昌钉子户，只能从这里发射。发射升空以后，探测器直接就进入了近地点200公里，远地点38万公里的地月转移轨道。说白了这种转移轨道就是个超级偏心的长椭圆。

嫦娥3号中途飞了4天，6号的时候开始刹车减速，成功的进入了环绕月球的轨道，高度100公里。到了12月10号，探测器再次开发动机调整轨道，进入了近月点15公里高度的椭圆轨道。想落到月球上，先得一步一步让轨道高度一点一点下探，这是上一次嫦娥2号就干过的事儿了。

到了12月14号，探测器着陆的过程就正式开始了，再一次开发动机减速。这时候轨道线会穿过月球，和月球肯定是有一个交点的，控制轨道就可以控制交点。这个降落的过程，发动机要时时刻刻的调整姿态。15公里的高度并不算远，降落所需要的时间也并不算长。这个过程完全是自动化的，不需要地面的干预。地面距离那么远，延迟达到1秒以上，所以也没办法干预这么精细的操作。

降落相机拍摄的图像

到最后，探测器需要再月球上空悬停一段时间，着陆相机一直开着，负责寻找合适的地形，你不得找个相对平坦，石头少的地方落地嘛。另外，因为月球上完全没有空气，在月球上软着陆就必须依靠发动机的反推，但是在快要落地的那一刹那，发动机的气流会吹起大量的尘埃，最后弄得探测器灰头土脸的，这不行。因此必须在距离地面几米的地方关机。剩下全靠四条着陆腿来提供落地的缓冲。那么，会不会摔倒呢？会不会陷进土里呢，这都不得不防。因此着陆腿上也做了特别的缓冲设计。

晚上9点11分，嫦娥3号顺利的降落在了月球上的虹湾地区。这个地方相对来讲比较平坦，有利于降落。至此为止，中国人的探测器已经顺利的登上了月球。这个降落的地点以及周边地区，被命名为“广寒宫”。对啊，嫦娥就得住在宫里。

这都已经晚上9点多种了，先让探测器休息休息。落了地以后，还有一大串的检测工作要做。到了第二天的凌晨4点多钟，探测器准备就绪，转移导轨也伸出去了，就看着月球车缓缓启动，慢慢开到了导轨上停住，然后后边有机械装置缓缓的把转移导轨伸出去，缓缓降下去，贴在了月球的表面。最后，玉兔号从导轨上缓缓的开到了月球表面，月球车和探测器的分离正式完成，说通俗点，月球车下地了，可以自己溜达了。

玉兔号

玉兔号本体就是个方盒子，前边有个桅杆，上边有4个相机。太阳能电池板就像是盒盖一样，可以往两边打开。下边是6个轮子，各自有独立的电动机系统。具备爬20度斜坡和翻越20厘米障碍的能力。玉兔号月球车带着通信天线，带着探地雷达，带着X射线谱仪，带着红外探测器。说白了还是对月球的地质以及化学成分进行探测。

玉兔号转过身来，给落地的嫦娥3号探测器底座拍了一张照片，五星红旗在阳光照耀下，显得鲜艳夺目。探测器底座也给玉兔号拍了不少照片，金属轮子，金属机身，锃明刷亮的金属质感，在阳光照射之下也显得熠熠生辉。玉兔号上也印着一面红旗。万一未来有外星人来了，到月球上挖宝，说不定还能给外星人留个纪念。

嫦娥3号着陆器（底座）

咱们国内肯定是大篇幅报道啊，探测器在月球上互相拍摄的照片，也传遍了各大媒体。40多年了，月球上终于有有小车在到处溜达了。我当时看到，心情也是很激动的。当然，我也明白，这个玉兔号还是小了点，在185公斤，真是精打细算的产物。能在月球上工作3个月，就算够本了。当初苏联的那个月球2号，足足有836公斤呢。美国人的月球车也有400多公斤，当然，还得算上两个大活人的重量。反正人家的探测器重量大，电力足，飙车就比较痛快。咱们这个玉兔号可飚不起，只能慢慢的溜达。

玉兔号是有独立避障算法的，因为这种事不可能靠遥控。地面发送的只是宏观指令，说白了就是到哪个地方去，怎么走，绕不绕弯，那就是月球车自己决定了。

等到太阳快要落山了，温度已经很低了。玉兔号就要准备度过寒冷的夜晚了，这时候玉兔号就只能把桅杆放躺下，右侧的电池板收回来，当做盒子盖，用来保暖。左侧的电池板对准东方太阳升起的方向。等太阳一出来，就可以第一时间补充电力。

12月26号，玉兔号开始准备第一次夜间休眠，在进入休眠之前，先攒足电量，夜里只能靠内部电池存的那点电力了，要待机足足半个月呢，能省则省吧。月球的夜晚极其寒冷。这些仪器撑死了能顶住-40摄氏度的低温。温度再低就扛不住，因此必须增加保暖措施。

嫦娥3号和玉兔号各自带了一个同位素热源，这东西基本不能发电，但是本身能发热，这东西就相当于一个暖宝宝，塞在肚子里，再通过热管等等一系列的导热机构，可以避免被玉兔号的整个系统被冻死。这个钚238的同位素热源还是从俄罗斯买来的，全世界只有他们的专用核反应堆还在产这玩意儿。

钚238靠放射性衰变产热，足以把自己烧红

转过年来，等到2014年的1月12号，月亮上的太阳出现在地平线上了。左边的太阳能板不是提前对准了太阳的方向吗？等到电池板一有电，那就肯定是太阳出来了。然后呢，玉兔号就又活过来了。大早上起来，玉兔号赶快把右边的太阳能板也打开，桅杆不是躺下了嘛，先竖起来，整个月球车调整方向，以最佳姿态晒太阳，给自己充电。充满了电就可以干活了。

大白天阳光比较充足，地面温度会飙升。真到了温度最高的中午，地面温度会达到120摄氏度，玉兔号也热得受不了，只能把电池板收回来。仪器进入休眠状态，咱们先避避暑，睡个中午觉，等凉快了再说。

等到日头偏西了，阳光不那么晒了，玉兔号又把电池板张开了，各种仪器也都开机了。然后就继续在月球上到处溜达，这里走两步，那里看两眼，数据全都发送回地球。地面上那么多大天线都等着收信号呢。

等到下一个夜晚来临之前，玉兔号再次进入准备夜间休眠的程序。就这样周而复始，按照计划只要顶过三个昼夜，就算合格。

但是，就在2014年的1月25号，快要进入下个休眠期了。玉兔号的官方微博上突然发了一条推文，连标点符号一共写了6个字：“啊……我坏掉了”。这一下就让广大关心玉兔号月球车的小伙伴们把心揪起来了。这到底是怎么回事儿呢？

咱们下回再说。