江苏科技随“嫦娥”奔向月球背面

据了解，嫦娥四号探测器后续将实现人类首次月球背面软着陆，展开月球背面就位探测及巡视探测，开启中国探月工程全新旅程。

在嫦娥系列的背后，有两位绕不过去的领军人物，一位是年过七旬的中科院院士、嫦娥系列各型号及火星探测器总指挥、总设计师顾问叶培建，一位是“70 后”航天总师，嫦娥三号、嫦娥四号探测器和火星探测器总设计师孙泽洲。这两位因嫦娥一号结缘的老少“双帅”，有一个共同的名字：南航人。

1992 年，从南航毕业的孙泽洲进入中国航天科技集团五院，20 多年间，先后参与多个型号卫星的研制任务；2004 年任嫦娥一号卫星副总设计师；2008 年任嫦娥三号探测器总设计师；现任嫦娥四号探测器总设计师、火星探测器总设计师。

面对如今的成就，孙泽洲最感谢的是叶培建院士。时间回溯到14 年前，2004 年，嫦娥一号卫星初样研制，“嫦娥工程”进入实施阶段。嫦娥一号卫星系统总指挥兼总设计师叶培建和副总设计师孙泽洲率领团队，只用了３年就完成了中国探月工程首发星的研制。嫦娥一号发射成功后，叶培建本来可以继续干嫦娥三号任务。但是，他把年轻人送到舞台中央。2008 年，年仅38 岁的孙泽洲被选为嫦娥三号探测器系统总设计师。

对于孙泽洲来说，叶培建就是他的领路人，他曾说，“我在做副总设计师的时候，常常有这样的想法，就是跟着叶培建总师‘背靠大树’”。

今年5 月，叶培建受聘为南航航天学院新一任院长，他笑说，这次受聘实现了他未完成的航空大学梦。谈起与南航的情缘，叶老幽默地说，56 年前的1962 年，他怀揣着航空报国梦，填报了北航和南航两所高校的志愿，没想到却被浙江大学录取了，“来南航教书，我实现了航空航天大学梦”

嫦娥四号的背后不仅有南航人的身影，更有南航科研成果的助力。在嫦娥四号探测器上面，有一个用于光谱仪驱动与控制的超声电机TRUM- 30A ，这个比鸡蛋还小的超声电机就出自赵淳生院士团队。

此前赵淳生院士团队超声电机TRUM- 30A 已成功应用在嫦娥三号探测器上，负责红外成像光谱仪内定标板的驱动与控制，在探月工程中发挥了重要作用。“光谱仪可以让月球车通过高光谱分辨率获取月球物体高光谱图像，为精确识别月球表面的特征信息和物质分类提供服务，定标板类似于舱门，而超声电机就是定标板的一个重要‘关节’，负责控制舱门。”赵淳生介绍。

超声电机与传统电机相比具有响应快、精度高、噪声小、无电磁干扰等优点，作为一种新型的微电机，在精密仪器仪表、航空航天、智能机器人等领域有着广泛的应用前景。对探月工程来说，减少运载器上的重量尤为重要，南航此次研制的这台超声电机重量仅46 克，是同等传统电机重量的1/10 ，直径仅约30 毫米。

“普通电机的转速，每分钟要转上千转，但光谱仪启动和关闭的速度是很慢的，如果要给电机降速，就需要加装减速部件，这将给航天器加重负担。而升空的重量控制得很严，也要尽量节约能源。”赵淳生说，他们自主研发的这款超声电机，每分钟的转速只有40 转，这样缓慢的转速，只需要一级行星减速器，驱动简单，对电流的响应也很快，响应时间只有1- 30 毫秒，关断响应时间只有1- 0.1 毫秒。

“将气压降低一个数量级十分不易，实验室需要对超声电机模拟低温、高温、绝热等多组实验。”赵淳生介绍，研发团队的专家们为探月超声电机做过包括机械特性试验、寿命试验、月尘试验等各种试验100 多次。通过试验，不断改进超声电机的结构和材料，才使现在用于探月的超声电机几乎满足月球上一切可能的复合环境。

在南航机械结构力学及控制国家重点实验室，记者看到一台硕大的机器。据了解，这是为了模拟月球表面的环境，作探月超声电机在真空环境的工作之用。

地面上，中国科学院紫金山天文台也在密切关注嫦娥四号的一举一动。据悉，此次紫台参加了“嫦娥四号”科学应用团队工作，将利用获得的探测数据开展相关科学研究。

嫦娥四号的预定着陆点是位于月球背面南极–艾特肯（SPA ）盆地内的冯卡门撞击坑。专家表示，选择这里一方面因为冯卡门撞击坑的南部地势相对较为平坦，有利于嫦娥四号安全着陆，另一方面，月球背面非常适合开展射电天文观测，可避免地球大气和信号的干扰。

据中科院紫金山天文台研究员季江徽介绍，SPA 是一个直径达2500 千米、最深处超过13 千米的超级大盆地，这是月球上已知最大、最古老、深度也最大的撞击盆地。事实上，SPA 盆地被认为很可能是整个太阳系内最大、最古老的撞击盆地，这里保存了原始月壳的岩石，具有极高的科学研究价值。

冯卡门撞击坑是SPA 盆地中典型地貌类型，物质成分和地质年代具有明显的代表性。撞击坑内的钍、氧化铁、二氧化钛等含量均较高，同时物质组成的异常空间分布可能提供该地区火山活动及月壳活动线索，有利于开展月壳活动研究，并对月幔玄武岩起源研究有重要意义。艾特肯盆地底部有些区域为永久阴影区，无法见到太阳光，可能具有大量的水冰，为未来人类开发月球的理想之地。

嫦娥四号将通过低频射电频谱仪、测月雷达、中性原子分析仪等科学载荷，探测和研究月表和月表以下的浅层区域，有利于揭示着陆区附近月壤的厚度与月壳浅层结构，以及矿物成分等，进而了解月球的演化历史。

据悉，在历次的“嫦娥”探月之旅中，也都有紫台的身影，紫台常进研究员领衔的团队先后参与了嫦娥一号伽马射线谱仪、嫦娥二号改进型伽马射线谱仪及嫦娥三号APXS 谱仪的研制工作。紫台吴昀昭研究员领衔的团队基于嫦娥一号干涉成像光谱数据及国外月球探测数据，揭示月球西北雨海地区地质构造与成分特征；基于嫦娥三号探测数据，揭示月表的真实太空风化与月球近红外热特征，相关研究对于认识月球演化具有重要意义。季江徽研究员领衔的团队参与了嫦娥二号拓展任务——飞越图塔蒂斯( 战神) 小行星，承担了目标小行星光学观测和自主轨道确定等工作，确定了图塔蒂斯的轨道结果被航天部门工程任务所采用，使得嫦娥二号精确实现与图塔蒂斯的千米级飞越探测，这也是中国首次实现对小行星的飞越探测，也是国际上首次实现对“战神”的近距离探测，并拍下这颗小行星的光学图像，第一次将其表面特征清晰地呈现在世人面前，最高分辨率优于3 米。