难得一见的嫦娥四号着陆腿测试，画面中的探测器，差点到不了月球

图一与图二是嫦娥四号着陆腿缓冲机构展开测试画面，从中可以看到玉兔二号月球车也已在安装位置就位。

嫦娥四号着陆器缓冲机构呈收缩状态（图源：SegerYU）

嫦娥四号着陆器缓冲机构展开测试（动态图）

着陆腿缓冲机构是嫦娥四号与长征三号乙火箭分离后不久就要执行的一个动作，为后续登月任务做准备。

嫦娥四号是人类首个登陆月球背面的探测器，它既有原位探测的着陆器，也有巡视探测的玉兔二号月球车，为满足月背数据传输需求，还在距离月球约6.5万公里的地月拉格朗日L2点Halo轨道部署了鹊桥中继卫星。

着陆月球背面的嫦娥四号着陆器

玉兔二号在月球背面原地转向

截至目前，嫦娥四号探测器在月球背面生存时间已经超过三年半，玉兔二号月球车更是人类部署月球表面开展巡视探测持续时间最长的月球车。

然而如此辉煌成就的背后，也有着成败一瞬间的危急时刻。

三年前的12月8日02时23分，装载着嫦娥四号探测器的长征三号乙改三型遥30运载火箭在西昌卫星发射中心点火升空，历经约19分钟飞行后器箭分离，嫦娥四号被送入到一条近地点约200公里、远地点约42万公里的地月转移轨道。

发射嫦娥四号探测器的长征三号乙改三型遥30火箭

嫦娥四号与火箭分离，进入预定轨道。

就在人们欢迎发射任务的同时，天上的嫦娥四号也在酝酿着一个隐患的爆发。

发射当天上午9时许，在轨嫦娥四号突然出现燃料泄漏，而且经过核算确定燃料泄漏量已经超过了设计余量，此时距离探测器入轨仅仅过去了6个多小时。

这就非常麻烦了，后续嫦娥四号还要进行近月制动、环月降轨、动力下降等消耗燃料量极大的节点任务，如果届时没有燃料，这就意味着此次探月任务将面临不可避免的失败结果。

近月制动需要消耗大量燃料

原轨道控制方案在燃料泄漏的现实面前已经失效，飞控团队于是立即着手重新设计轨控方案，当时有人提议，从动力下降段节省10公斤燃料，将其用于动力下降之前的轨控任务，该提议很快被决策者否定，因为嫦娥四号要着陆的是地形非常崎岖的月球背面，燃料消耗量要比此前嫦娥三号任务大得多。

时间一分一秒地过去，距离实施下一步轨道控制任务的时间节点越来越近，一个方案不行换下一个方案，最终飞控团队终于拿出了可行性较高的新的轨控方案。

嫦娥四号奔月效果图

新轨控方案并不着眼于在大项轨控任务中节省燃料，而是着眼于通过轨道设计的变化降低燃料消耗需求。

首先是取消7500N推力标定任务，嫦娥四号没有专门的服务舱，着陆器自身就承担着轨控任务，7500N变推力发动机在空间发动机领域已经属于大推力量级，只有通过在轨实际工作才能进行推力标定，然后在此基础上才能进行精确的轨道控制。

没有推力标定，就意味着近月制动环节会有误差，极端情况下甚至还可能撞月，或者与月球擦肩而过。

7500N变推力发动机既是轨控发动机，也是着陆下降发动机。

为了避免这一情况的出现，新轨控方案调整了月球捕获轨道的参数，那就是先将嫦娥四号带到近月点100公里、远月点430公里的绕月椭圆轨道，然后再通过两次降轨圆化轨道，最终进入到100公里圆形轨道，从而满足后续登月任务需求。

燃料泄漏还引出了另一个问题，就是重心不稳，解决办法是燃料贮箱单侧供给，进而实现平衡重心的目标。

嫦娥四号进入月球捕获轨道

经过一系列的补救措施，嫦娥四号最终如期进入到落月下降轨道，然后历经着陆准备段、主减速段、接近段、悬停段、避障段、缓速下降段、着陆缓冲段多个时序节点后，成功着陆于月球背面冯·卡门撞击坑预选着陆区，成为人类第一个软着陆于月球背面的人造探测器。

嫦娥四号着陆准备段成像，此时距离月面高度约15公里。

嫦娥四号登月与嫦娥三号登月最大不同之处就是，着陆弹道需要提早进入垂直下降模式，因为预选着陆区周围是平均高度4000米的高原，而预选着陆区又是负6000米的盆地，高度落差上万米，嫦娥四号大约在距离月面八千多米高度时进行姿态调整，此时水平速度趋近于零，等同于从珠穆朗玛峰的高度垂直下降至海平面，难度之大可想而知。

嫦娥四号预选着陆区：月球背面“南极-艾特肯盆地”的“冯·卡门撞击坑”

嫦娥四号垂直下降的高度落差

嫦娥四号快速调整至垂直下降姿态，此时距离月面八千多米。

降落至月面后从玉兔二号月球车拍摄的画面中可以看到，着陆器降落在了一个斜坡上，同时周围遍布着多个撞击坑，由此可见在最后的精避障阶段着陆器经历了一段复杂的自主抉择着陆点的机动过程。

嫦娥四号降落在斜坡之上

通过嫦娥四号着陆任务的实施，我们基本就具备了根据探测需求选定月球表面任意区域着陆的“全月面到达能力”，而这也得益于以微波测距测速敏感器、激光三维成像敏感器为代表构成的基于机器视觉理念的降落控制方案的成功应用。

更让人没想到的是，着陆器在完成登月任务后还有3公斤的燃料节余。

越是艰难越向前，嫦娥探月工程实施至今已取得六战六捷连战连捷的骄人战绩，但是辉煌的背后也有航天人直面挑战直面危局的拼搏与奋斗。

玉兔号月球车成像：画面中近处是机械臂，远处是嫦娥三号着陆器。

嫦娥四号作为嫦娥三号的备份探测器，前者的飞行任务原本是不存在的，在此之前的嫦娥三号虽然圆满完成了登月与巡视的工程目标，但是玉兔号月球车的最终趴窝结果也有遗憾，为了弥补遗憾并争取更大的胜利，年青一代的参研人员是通过多方争取，这才有了嫦娥四号任务，而他们又在嫦娥四号的危局面前经受住了考验，一大批可以挑大梁的年轻一代航天人也因此得到了快速成长。

曾经有位外国航天专家来华考察，说出了一句颇为感慨的话，他说，我不羡慕你们有多少新火箭新产品，我最羡慕的是你们的人都很年轻。

与天奋斗，其乐无穷，与地奋斗，其乐无穷，与人奋斗，其乐无穷。

是的，世间一切事物中，人是第一宝贵的，有了人，什么人间奇迹都能创造出来。

如今，中国航天的舞台越来越大，大型载人空间站、探月四期、国际月球科研站、载人月球探测、火星探测、太阳系其他行星探测等等，航天人们的前途不可限量，中国也不可限量。