嫦娥4号探测器为什么会分成两次发射?

嫦娥四号是嫦娥三号的备份星,几乎就是嫦娥三号的翻版。嫦娥四号探测器预计明日凌晨发射,而今年五月份发射的也被宣传成嫦娥四号,实际上是作为信号中转的中继星-鹊桥号月球卫星。

我们知道月球由于潮汐锁定它一直是正面示人,对于背面我们不仅看不到并且信号也是传播不了的。而嫦娥四号的月球车计划是在月球背面登陆,没有信号中转是完不成任务的。所以鹊桥号就是一个信号中转站,它被发射到L2点运行在特殊的Halo轨道。
在这个点上由于是地球和月球的引力平衡的一点,在这里运行省燃料让卫星瘦身,同时可以同时“看见”地球和月球。

鹊桥号是我世界首颗运行于L2点的通信卫星,为我国明天要发射的嫦娥四号软着陆月球车提供中继通讯。

预祝嫦娥四号探测器发射成功,我国的航天事业越来越好!


以上就是我的简单回答,这里是科学黑洞,感谢你们的关注与点评!图片来源网络侵删。

航空航天专业的同学来回答一下!

首先我要更正一下,是嫦娥四号要分两次发射,分成2018年上半年发射的嫦娥四号中继星,也就是“鹊桥号”,还有2018年年底发射的嫦娥四号探测器。下面这张图是嫦娥四号探测器,可以看到,里面就是一个探月小车还有相关的搭载机构。这颗卫星是要在月球上着陆的。

而下面这张图则是2018年5月21日发射的鹊桥号卫星。这颗卫星是不会登陆月球的,而是在宇宙空间中运行。可以看到,这根本就是两颗不一样的卫星。

所以说,“嫦娥四号探测器”只要发射一次,前一次发射的是鹊桥号,虽然也属于是嫦娥四号的一部分,但是跟嫦娥四号探测器是两回事。

那么问题来了,为什么要在发射嫦娥四号探测器之前发射鹊桥号卫星呢?

这个问题的答案是很简单的。要知道,这一次的嫦娥四号探测器探索的地方可是月球的背面——也就是月球背向地球的那一面。虽然说月球已经有很多探测器登陆探索过了,但是那些登陆的探测器都是在月球正面登陆的,所以嫦娥四号是全世界第一次做到这件事情。

那么为什么以前的月球探测器不登陆月球背面呢?因为巨大的月球会挡在月球车和地球之间,阻碍地月之间的通信,所以说增大了探测月球背面的难度。为了能够联系上月球背面的月球车,我们就必须要使用这个“中继卫星”,也就是鹊桥号了。这个卫星停在被称为L2点的位置【如下图所示的那个小圈就是L2轨道】,所以地月之间的通讯信号就可以通过这个卫星中转站顺利实现了。

简单说,鹊桥号就是一座桥梁,连接了地球和我们看不到的月球背面世界,是嫦娥四号探测器的“先头部队”,需要首先发射,然后嫦娥四号探测器才能够顺利登陆月球背面。

这下我解释清楚了吧!

第一次发射中继卫星,第二次发射登陆器。这就叫兵马未动,信使先行!

到目前为止,还没有任何国家的探测器软着陆到月球背面。美国的探测器曾直接撞到月球背面了。当然,这是同归于尽的做法。即便摸着了月球背面,但信息传不回来,地球人也控制不了它,所以不具备多大的价值。

美国曾经也打算直接载人登陆到月球背面,但是由于阿波罗13号任务的失败,美国也不再提出激进的想法了。

大家都知道月球总有一面朝向地球,其背面在人类发射绕月探测器前是未知的。这是因为地球引力对月球进行了潮汐锁定,导致其自转周期等于公转周期。

如果要让探测器登陆到月球背面并且控制它,就需要把电磁波指令传到探测器上,而在背面的探测器是接受不到指令的。这就需要一个信号中继卫星打先锋。

当然,中继星可不是绕着月球旋转的。这里面学问还比较大。

中继卫星会受到地球和月球共同的引力作用。两个天体组成一个系统。在两体问题中会有五个点,在绕这五个点旋转的物体受到两个天体的引力会达到平衡,这就是拉格朗日点。

地月系统的拉格朗日点是下图

理论上中继卫星可以从L1到L5点上任意选择。但探测器要在月球背面登陆,当然是选择绕L2点了,因为在五个拉格朗日点中,只有L2完全在月球背面。

为什么中继卫星一点要选在拉格朗日点上呢?

因为中继卫星只有绕拉格朗日点旋转,其受到地球和月球的合力才不至于扰动到它们三者的相对关系,这样它就能和地球和月球保持相对稳定的几何关系。
并且绕L2点的中继卫星只需10m/s线速度就可以保持稳定状态,极省能量。

但中继卫星绕L2点可不是简单的圆周运动,而是利萨茹曲线(Lissajous)。比如这样

中继卫星就位以后,再发射嫦娥四号探测器软着陆到月球背面才能传回数据和接收指令。

这和打仗之前先铺设通信兵一个道理。

众所周知,“嫦娥4号”这次发射成功实现了3大壮举,人类首次有航天器到访月球背面、人类首次有航天器在地月拉格朗日2点进行对地月中继通信、首次建设月球背面空间科学研究平台,这三项科学研究成果无疑都意义重大。

(第一个发射的中继卫星轨道)

这其中,就出现了“两次发射”的问题。其实,我们在2018年5月发射的“鹊桥”只是一颗月球“中继卫星”(轨道如上图),它的任务是为在月球背面执行任务的“嫦娥4号”探测器提供通信保障。2次发射任务区分开,可以让“鹊桥”先行测试通信信号,适应月球附近太空的电磁环境,出现问题提前修正。

(在月球背面运转的中继卫星只起到通讯的作用,也是有限发射的一颗航天器)

这样做的好处是可以避免一个卫星失败导致整个计划泡汤的现象,先测试中继卫星再发射探月飞船可以大大降低风险。如果中继卫星出现问题,就会影响“嫦娥4号”与地球的通信联络,对整个计划产生难以补救的损失。实践证明,“鹊桥”在轨几个月工作正常,能够保障“嫦娥4号”完成任务(我们的航天机构就是够小心的)。

(嫦娥四号在中继卫星帮助下才能顺利在月球背面与地球沟通)

另外,“鹊桥”的前期发射,也可以先进研究天体电磁信号的其他科技问题。比如在月球背面的太空空域,在屏蔽了来自地球各种无线电干扰信号的环境下,去监测地面和地球低轨道附近太空中的电磁信号,比如恒星起源和星云演化研究,取得其他领域的重大天文学成果。

因为这次嫦娥要去的地方是“月之暗面”或者背面。

月亮有两个面,面对地球的不变一面,被称为月之亮面,而背对地球的一面,则被称为月之暗面,也就是背面,暗面是古人的猜测,实际上月亮的背面也同样被阳光照耀呢。等等,难道,月亮不自转吗?月亮会自转,不过它的自转和公转周期一致,造成的结果就是在地球上我们永远无法看到月亮的全貌。这种奇怪的现象,并非简单的巧合,而是由一种被称为“潮汐锁定”的天文规律所决定的,在太阳系中,除了月亮,许多围绕行星运转的卫星都因为潮汐锁定,只会用同一面对着它们公转的行星,如木卫二等等。

注意,月亮的确是在自转,但是我们永远看不到它的背面。再来一张图,当卫星和行星之间发生了潮汐锁定之后,住在中央天体上的人,就没法直接看到卫星的背面了,也就是被涂成绿色的那一面。

当我们想把嫦娥四号,送到月之背面的时候,会遇到一个问题。那就是,由于月球上没有无线电信号中转站,地球上的通讯信号,是无法传递到月球背面的。而嫦娥四号也无法把它探测到的结果,传回地球。

为了解决地球和嫦娥四号之间的通讯问题,需要一颗单独的信号中转卫星。

这颗提前发射的信号中转卫星,有个很应景的名字——“鹊桥”,只要把鹊桥放到一个既能和月亮背面通讯同时还能和地球通讯的位置上,那么鹊桥就架设成功了。地球和嫦娥四号之间就可以通过鹊桥进行间接通讯。那么这个位置在哪里最合适呢?

首先,这个位置肯定是在月球背面的宇宙空间中,这样卫星可以方便的和月球背面的探测器进行通讯,然后它还要离月球一段比较远的距离,这样才能避开月球对无线电信号的阻挡。可以想象一个巨型探照灯从地球射向月球,月球因此在空间中投下影子,卫星必须在影子外,才能看到地球射过来的光线。

最后,中国宇航专家们一致选定了地月引力平衡的拉格朗日L2位置,作为鹊桥卫星安家之地。选择这个位置,除了满足地球和嫦娥四号通讯的基本要求之外,还有额外的两大好处:

1、此处是地月引力平衡点,鹊桥呆在这里,轨道会非常稳定,不需要额外耗费能量来维持轨道,而且不断调整轨道,不仅耗费能量,还可能会出错,那就前功尽弃。毕竟探月任务持续时间很长,上次嫦娥三号就工作972天呢,所以鹊桥必须在数百天的时间中,保持住轨道的稳定性。选择这个位置,就再也不用担心,卫星轨道出现问题。

2、此处阳光充沛,卫星上的太阳能电池板,将会给卫星源源不断提供能量,毕竟作为信号中续站,是需要消耗能量的。

那为什么要分成两次发射,一次不行吗?还节约一枚火箭。

这个还真的不行。原因有三:

1、地月L2点,离月亮的距离有点远。要让卫星进入这个位置,需要较长的时间,这是时间上的不同步。

2、如果不能和嫦娥四号保持通讯,就不能让它降落到月球背面去。否则,我们将无法及时知道,降落是成功还是失败。而且降落本身也许还需要地球上的信号进行适当干预。

3、从从风险控制的层面讲,还要规避鹊桥卫星不能成功进入正确轨道的概率。

5月21日,鹊桥通信卫星首先发射,在6月15日经过成功进入L2位置。

为今天的嫦娥四号登陆月之暗面,做好了准备。

这是人类第一次登陆月亮的背面,不仅具有历史意义,还具有科学价值。

因为,地球大气层会过滤低频无线信号,这让地球上的射电望远镜,无法接收到100~ 1000 kHz 的射电信号,而嫦娥四号携带了相应观测仪器,即将填补这段天文频段观测上的空白,为人类了解宇宙,贡献力量。


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嫦娥四号不同于嫦娥三号,嫦娥四号第一个软着陆月球背面的探测器,而月球背面是无法和地球进行直接通信的,所以嫦娥四号在发射之前会先发射一颗中继卫星。

月球背面在地球上是无法被直接看到的,因为月球和地球上潮汐锁定关系,所谓潮汐锁定就是指月球绕地球公转的周期和月球自身的自转周期是相同的,这样一来地球上的人就永远只能看到月球的正面。

潮汐锁定带来的后果就是月球背面始终直面太空中的陨石,因而月球背面的撞击坑要比正面多得多,而且航天器达到月球背面后会因为月球的阻挡而无法和地球通讯,所以我国的嫦娥四号在发射前会先发射“鹊桥号”中继卫星,用来给嫦娥四号和地球之间“牵线搭桥”

嫦娥四号工程的中继卫星“鹊桥号”已经于今年5月21日发射升空前往月球轨道了,为了保证通讯链路的畅通,鹊桥号专门选择了地球和月球的引力平衡点,也就是地月拉格朗日L2点来和月球进行同步公转,保证链路畅通。

我们的主角,嫦娥四号将于12月8日凌晨两点发射,开始其前往月球的漫漫征程,虽然在发射时不会直播,但是嫦娥四号着陆月球背面的时候,很可能会和嫦娥三号一样就行实况直播。

嫦娥4号探测器为什么会分成两次发射?

确实是这么个问题,因为一二三号都只发射一次,而嫦娥四号第一次发射是在2018年5月21日,第二次发射就在今晨02:23分,两次都在凌晨,都为同一次任务而发射,这在中国航天史上也是不多见的!当然嫦娥四号着陆月球背面甚至都是全球首次,因此其任务分前后执行其然也可以理解了….

地月系中的地球已经朝汐锁定了月球,这导致月球的自转与公转周期是一致的,也就是一面永远朝着地球,这使得在月球背面执行任务难度不是一般的高,除非是可以脱离地面控制要求的操作,否则就必须要中继卫星通讯支持才能在月球背面登陆!而无人探测与载人登陆都需要地面控制中心的支持,否则就是背水一战风险极大,并且无人探测如果没有通讯支持登陆月球背面无异于扔一块石头到月面!

而环绕地月系的L2点的HALO轨道则是一个绝佳的位置,同时可以“看到”月球背面与地球,因此在L2点安置一个中继卫星成了月球背面登陆的首要任务!

“鹊桥”中继卫星就是在这样的背景下诞生的,并且其任务还不轻,除了中继通讯之外,其携带的设备还搭载了低频探测器观测宇宙早期的低频射电信号等!!

这条中继的“桥梁”建设好了,也经过了精心调教,因此万事俱备,嫦娥四号连夜披星戴月出发了,不过比较郁闷的是由于地月轨道的原因,其发射上天后到达月球却刚好背面是黑夜,而嫦娥四号的登陆过程以及登陆后的操作都需要太阳光的大力支持,因此只能选择在白天进行!而月球的黑夜与半天各半个月…….实在抱歉,嫦娥四号只能一圈圈绕月,等待降落的时机!

最后的登月过程差不多就是这样!

如果将它分解出来,就如上图这样,而其悬停时就是选择合适的位置降落,会有摄像头视觉出分析地面平坦状况,选择合适的位置落下,否则翻倒了任务就玩儿蛋了…..

嫦娥四号已经于今天凌晨2点23分发射成功,在太空飞行27天后就将展开月球背面人类首次登陆的尝试。而题目中说的嫦娥四号两次发射是不太准确的,之前于今年5月份发射的卫星是一颗中继星,名为“鹊桥号”,有像鹊桥一样作为嫦娥号和地球通讯链接的意思。虽然鹊桥号卫星可以作为嫦娥四号登月系统的一部分,但其实它并不是嫦娥四号本星。

之所以发射鹊桥号打头阵,目的就是为了解决月球背面无法和地球通讯的天然屏障。因为月球的背面始终背着地球,所以地球上即看不到月球背面,也无法通过无线电波直接和月球背面通讯。只有在月球背面上空的一定位置上放一颗中继卫星做为过渡,才能够做到和月球背面直接通讯,而鹊桥号卫星就是担任的这个任务。

月球的引力场范围内存在一种点,即拉格朗日点,这种点可以使卫星消化较小的能量且稳定运行,因此科学家们把鹊桥号送入拉格朗日点进行中继通信任务。

嫦娥四号是嫦娥三号的备份星,什么是备份星?就是来接替嫦娥三号的工作的。所以我们看嫦娥三号发射一个着陆器与一辆月球车(玉兔),而于明日凌晨2点发射的嫦娥四号也是一个着陆器与一辆月球车,展开对于月球的巡视勘测。

分两次发射:今年五月下旬发射的是中继卫星——鹊桥,由于嫦娥四号着陆在月球背面工作在月球背面,无法与地球进行通讯,必须设立信号中转站来达成桥梁。鹊桥就是提供了桥梁的功能。

此时鹊桥正待在距离月表6.5万公里的地月拉格朗日L2点上待命,期待着嫦娥四号的到来。

嫦娥四号将着陆于月球背面南极区域的艾特肯盆地中,这将是人类首次实现探测器在月球背面软着陆。之后展开巡视勘测,填补月球背面探测的空白。

预祝明日凌晨两点嫦娥四号发射成功!!!

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本回答由一枚游戏科幻迷原创,感谢点赞关注,我们一起科幻想象、畅游宇宙!

这个和月球的运行方式有关。

月球的运行有一个奇怪的现象,那就是其自转周期和公转周期是完全一样的。这就导致一个结果:在地球上我们始终只能够看到月球的一半。(实际上比一半稍大一点)也就是说,千百年来我们看到的月亮都是一样的。但言外之意就是,我们始终没有看到过月球的背面。

而再过十个小时左右就要发射的嫦娥四号卫星,此行的目的地是月球背面的艾肯盆地。说是盆地,但实际上是一个直径达2500公里的巨型陨石坑!要知道月球的直径也才3400公里左右。在这里可以看到月球的地幔以及太阳系中最古老的物质。此外,在月球背面没有地球上人造电磁波的影响,因此还要进行一个射电波段的观测任务。

要想实现上述的观测,必须到达月球背面。但嫦娥四号如果降落到月球背面,怎样与我们进行联系呢?目前我们的通讯手段根本不可能穿透整个月球直接与地球联系。科学家们想到一个办法,那就是在太空放置一枚中继卫星,通过这枚中继卫星,地面和嫦娥四号可以进行交流,也可以给嫦娥四号下达一些指令。

科学家们给这枚中继卫星起了一个恰如其分的名字,叫”鹊桥”。而嫦娥四号发射之后,鹊桥卫星也确实会承担起传递信息的作用。可能是由于嫦娥四号发射之前鹊桥的发射,让人误以为嫦娥四号需要发射两次吧,实际上嫦娥四号只发射一次。不过鹊桥中继卫星也确实属于嫦娥四号计划的一部分,因而说嫦娥四号发射两次也说得过去。

这是人类历史上的一个壮举。在此之前,人造物体从未降落过月球背面。而将中继卫星布置在38万公里远的地方也是人类首次,这对将来深空探测的通讯建立也能够提供丰富的经验。最后,预祝嫦娥四号探测活动圆满成功!

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