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SCIENTIA SINICA Technologica, Volume 49, Issue 2: 124-137(2019) https://doi.org/10.1360/N092018-00400

Mission design of Chang’e-4 probe system

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  • ReceivedNov 23, 2018
  • AcceptedJan 17, 2019
  • PublishedFeb 14, 2019

Abstract

Chang’e-4 will become the first probe which soft-land on the farside of the Moon, carry out in-situ and patrol exploration, and transmit the data back to the Earth through relay satellite. Compared with the lunar landing mission on the nearside of the Moon, the soft-landing on the farside of the Moon has important scientific significance and engineering challenges. In this paper, the scientific and engineering objectives of Chang’e-4 are introduced, and the composition of the probe system and the outline of the flight mission are described, and the safety landing on complex lunar terrain, relay communication, temperature acquisition in moonnight and payload are mainly designed.


Funded by

国家中长期科技发展规划重大专项


References

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  • 图 1

    月球正面和背面地形图

  • 图 2

    南极-艾特肯盆地高程图

  • 图 3

    嫦娥四号探测器系统组成示意图. (a) 着陆器; (b) 巡视器; (c) 中继星

  • 图 4

    嫦娥四号中继星飞行过程示意图

  • 图 5

    嫦娥四号陆器和巡视器飞行过程示意图

  • 图 6

    主着陆区高程分布图

  • 图 7

    备着陆区高程分布图

  • 图 8

    嫦娥四号动力下降过程示意图

  • 图 9

    嫦娥三号降落相机在轨实拍图像不同压缩比效果. (a) 8:1压缩; (b) 64:1压缩

  • 图 10

    探测器系统通信链路规划示意图

  • 图 11

    (网络版彩图)地月平动点分布图

  • 图 12

    地月L2点平动轨道示意图

  • 图 13

    月夜温度采集原理框图

  • 图 14

    到达月球附近的空间电磁波通量密度

  • 表 1   载荷配置清单

    有效载荷

    科学目标

    器/星

    备注

    地形地貌相机

    获取着陆区高分辨率彩色图像

    着陆器

    沿用

    降落相机

    着陆过程中获取着陆区形貌特征图像

    着陆器

    沿用

    低频射电频谱仪

    (1) 太阳爆发产生的低频电场探测

    (2) 着陆区上空的月球电离层探测

    着陆器

    新增

    月球中子及辐射剂量探测仪(LND)

    (1) 测量能量中性粒子辐射(中子和γ射线)

    (2) 测量着陆器附近月壤中的羟基含量

    着陆器

    国际载荷(德国)

    科普载荷

    生物科普试验载荷

    着陆器

    搭载载荷

    全景相机

    近距离景物勘察, 地形形貌分析, 地质构造特征分析

    巡视器

    沿用

    红外成像光谱仪

    巡视区月表矿物化学成分探测和分布研究

    巡视器

    沿用

    测月雷达

    (1) 巡视路线上月壤厚度和结构探测

    (2) 巡视路线上月壳浅层结构探测

    巡视器

    沿用

    中性原子探测仪

    (ASAN)

    (1) 实地观测月表溅射能量中性原子通量

    (2) 研究靠近月表的散射能量中性原子分布函数

    巡视器

    国际载荷(瑞典)

    低频射电探测仪(NCLE)

    (1) 低频频段内捕获频率连续的射电巡天图像

    (2) 监测行星低频射电爆发现象, 特别是地球极光千米波爆发的电场辐射探测

    (3) 低频段太阳射电爆发低频电场探测

    中继星

    国际载荷(荷兰)

    激光角反射镜

    完成地面台站和中继星之间的远距离极光测距试验

    中继星

    搭载载荷

    地月观测相机

    (1) 获取不同视场的高分辨率地月合影图像

    (2) 在月面光照条件合适时, 探测较大陨石撞击月球产生的表面闪光点

    (3) 监测X频段抛物面天线与低频射电载荷天线的展开情况

    中继星

    搭载载荷

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