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。

在嫦娥四號任務(wù)之前，人類在60年來的月球探測歷程中成功實施了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位置可以通過地面設(shè)備進行測量。

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)備無法進行跟蹤實現(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)，是月球背面進行著陸點精確定位的一種有效手段。

李春來團隊與中國空間技術(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，實現(xiàn)了探測器的精準(zhǔn)定位。

嫦娥四號降落相機拍攝的影像圖會在著陸后通過“鵲橋”中繼衛(wèi)星傳回地球。科研人員利用這些圖像對嫦娥四號著陸軌跡進行重構(gòu)，并在三維空間中繪制了探測器的下降軌跡，位置精度可以達到1m左右。根據(jù)解算的cm分辨率地形數(shù)據(jù)和導(dǎo)航相機拍攝的圖像，文章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，且著陸點周圍共有五個撞擊坑。嫦娥四號的著陸點為東經(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)上進行了精確識別。

李春來表示，這一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。

據(jù)了解，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, 難以依靠地面實時控制，通常只能采用探測器自身攜帶的敏感器自主實現(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)注的焦點之一。