據(jù)中國科學(xué)院國家天文臺官網(wǎng)消息，北京時間 9 月 25 日凌晨，國際科學(xué)期刊《自然·通訊》(Nature Communications)在線發(fā)布我國月球探測領(lǐng)域的一項重要成果。中國科學(xué)院國家天文臺李春來研究員領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊利用嫦娥四號數(shù)據(jù)精確定位了嫦娥四號(CE-4)的著陸位置，并再現(xiàn)了嫦娥四號的落月過程。

　　月球表面軟著陸的動力下降是一個時間短、速度變化快的過程，難以依靠地面實(shí)時控制，通常只能采用探測器自身攜帶的敏感器自主實(shí)現(xiàn)測控。為了掌握探測器自主控制的效果，建立任務(wù)規(guī)劃和科學(xué)探測的位置基準(zhǔn)，重構(gòu)探測器動力下降段軌跡和精確確定著陸點(diǎn)位置具有重要的工程和科學(xué)意義，一直是行星探測中關(guān)注的焦點(diǎn)之一。

　　2019 年以前，人類在 60 年來的月球探測歷程中成功實(shí)施了 20 次月面軟著陸，全部位于朝向地球的月球正面。探測器下降軌跡和著陸點(diǎn)位置可以通過地面設(shè)備進(jìn)行測量。

月面著陸點(diǎn)分布圖

　　2019 年 1 月 3 日嫦娥四號探測器在月球背面馮·卡門撞擊坑內(nèi)成功實(shí)現(xiàn)了人類歷史上第一次月球背面軟著陸。由于月球的遮擋，地面設(shè)備無法進(jìn)行跟蹤實(shí)現(xiàn)對月球背面軟著陸探測器的直接或間接無線電測量，利用中繼星回傳地面的遙測參數(shù)(包括探測器高度，加速度和姿態(tài)等信息)又非常有限，精確重構(gòu)探測器下降軌跡和著陸點(diǎn)精確定位受到了極大的影響。而基于影像的定位技術(shù)，是月球背面進(jìn)行著陸點(diǎn)精確定位的一種有效手段。

　　李春來團(tuán)隊與中國空間技術(shù)研究院合作研究，利用中國自主研制的嫦娥二號(CE-2)高分辨率地形數(shù)據(jù)，結(jié)合嫦娥四號下降過程和月面探測期間獲得的多源影像數(shù)據(jù)，精細(xì)重構(gòu)了嫦娥四號在月球背面粗避障和精避障等自主導(dǎo)航降落過程，實(shí)現(xiàn)了探測器的精準(zhǔn)定位。

　　嫦娥四號降落相機(jī)拍攝的影像圖會在著陸后通過“鵲橋”中繼衛(wèi)星傳回地球。利用這些圖像對嫦娥四號著陸軌跡進(jìn)行重構(gòu)，文章在三維空間中繪制了探測器的下降軌跡，位置精度可以達(dá)到 1m 左右。根據(jù)解算的 cm 分辨率地形數(shù)據(jù)，作者指出嫦娥四號著陸在一個退化撞擊坑的緩坡上，距離北邊一個直徑 25 米的撞擊坑邊緣僅有 8.35m，且著陸點(diǎn)周圍共有五個撞擊坑。隨后，作者結(jié)合導(dǎo)航相機(jī)拍攝的圖像，精確計算出嫦娥四號的著陸點(diǎn)為東經(jīng) 177.5991°，南緯 45.4446°，高程-5935 米，并在空間分辨率 7m、5m、1m、10cm 和 5cm 的月球影像和地形數(shù)據(jù)上進(jìn)行了精確識別。

　　以上研究成果不僅為嫦娥四號著陸器和玉兔二號月球車開展科學(xué)探測提供了背景信息和位置基準(zhǔn)，是月球背面控制點(diǎn)研究、高精度月球測繪的基礎(chǔ)，也將為我國未來深空探測任務(wù)(例如，小行星附著、火星軟著陸)提供技術(shù)支持。

嫦娥四號著陸點(diǎn)在影像上的位置示意圖

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