嫦娥四號探測器
中國探月工程二期發射的月球探測器
嫦娥四號（Chang'e 4），是中國探月工程二期發射的月球探測器，也是人類第一個著陸月球背面的探測器；實現了人類首次月球背面軟著陸和巡視勘察，意義重大，影響深遠。
嫦娥四號於2018年12月8日發射升空；於2018年12月12日完成近月制動，被月球捕獲；於2019年1月3日在月球背面預選區著陸；於2019年1月11日與玉兔二號完成兩器互拍工作。
截至2020年10月11日，嫦娥四號著陸器和“玉兔二號”月球車成功自主喚醒，迎來第23個月晝工作期。嫦娥四號已在月球背面度過647個地球日。
截至2021年3月8日，嫦娥四號已在月球背面順利工作795個地球日。
嫦娥四號探測器
嫦娥三號發射成功后，曾計劃不再發射嫦娥四號，作為嫦三的備份。
2015年12月2日，國防科工局組織召開了探月工程重大專項領導小組第十四次會議，審議通過嫦娥四號任務實施方案調整報告、研製總要求及後續總體研製計劃。
2015年11月30日，國防科工局組織召開探月工程重大專項領導小組第十四次會議，審議通過嫦娥四號任務實施方案調整報告、研製總要求及後續總體研製計劃。
2016年1月14日，國防科工局宣布，嫦娥四號任務已經通過了探月工程重大專項領導小組審議通過，正式開始實施，任務將在2018年的6月發射中繼星、在2018年年底發射著陸器和巡視器。
2016年1月14日，中科院探月總體部負責人介紹，相關專家學者現在用了一年半的時間進行了論證，準備把“嫦娥四號”降落在月球背面。而“嫦娥四號”的基本架構上是繼承了嫦娥三號的著陸器和月球車變化，但科學載荷會有很大的變化，鄒永廖也表示，進行月球地質學行星科學研究的人其實都知道，月球不同區域有不同特點和性質，只有更多充分的加以了解，對天體不同區域的認識才能夠提高，從而更好的研究天體整體上的臨床和演化。
2016年6月證實，嫦娥四號將登陸月球南極附近的艾特肯盆地。
2016年6月，在國家“十二五”科技創新成就展上，中國國家航天局探月與航天工程中心副主任劉彤傑透露，中國計劃於2018年5月底或6月初將嫦娥四號的中繼衛星發射至地月拉格朗日L2點的Halo軌道上，並在約半年後發射嫦娥四號的著陸器和巡視器，對月球背面南極艾特肯盆地開展著陸巡視探測。
2017年3月1日，全國政協委員、中國航天科技集團公司五院月球探測衛星總指揮兼總設計師顧問葉培建表示，中國探月第四期工程即將拉開帷幕，嫦娥四號和中國未來計劃進行的月球南北極探測都屬於探月第四期工程。
2017年12月，探月與航天工程中心宣布嫦娥四號任務計劃於2018年執行兩次發射：上半年發射嫦娥四號中繼星，下半年發射嫦娥四號探測器。
2018年4月24日，嫦娥四號中繼星定名為“鵲橋”。
2018年5月25日，探月工程嫦娥四號任務“鵲橋”中繼星成功實施近月制動，進入月球至地月拉格朗日L2點的轉移軌道。
2018年6月14日，探月工程嫦娥四號任務“鵲橋”中繼星成功實施軌道捕獲控制，進入環繞距月球約6.5萬公里的地月拉格朗日L2點的Halo使命軌道，成為世界首顆運行在地月L2點Halo軌道的衛星。
2018年6月14日，中繼星“鵲橋”進入使命軌道。
2018年8月15日，嫦娥四號對外公布著陸器和月球車外觀，並對全球進行征名活動。
2018年10月25日，國家國防科技工業局探月與航天工程中心和中科院月球與深空探測總體部在京聯合組織召開嫦娥四號任務科學研討會。
2018年12月8日，嫦娥四號發射升空。
2018年12月12日，嫦娥四號完成近月制動，被月球捕獲，進入了近月點約100千米的環月軌道。
2018年12月30日，嫦娥四號探測器完成實施環月降軌控制工作。
2019年1月3日，嫦娥四號著陸月球背面，隨即著陸器與巡視器分離，進行就位探測和巡視探測工作；同日，嫦娥四號公布月球車征名活動結果，命名為“玉兔二號”。
2019年1月11日，嫦娥四號與玉兔二號完成兩器互拍工作。
2019年1月14日，嫦娥四號和玉兔二號探測器陸續進入了休眠狀態。
2019年3月30日，嫦娥四號喚醒，中繼前返向鏈路建立正常，平台工況正常。
2019年6月9日，嫦娥四號完成月夜設置，進入第六月夜休眠期。
2020年6月15日13時49分，嫦娥四號著陸器結束了寒冷且漫長的月夜休眠，受光照自主喚醒，進入第十九月晝工作期。截至目前，嫦娥四號已在月背度過了529個地球日。
2020年6月28日1時00分，嫦娥四號著陸器結束第十九月晝工作，按地面指令完成月夜模式設置，進入月夜休眠。
2020年9月24日7時30分，嫦娥四號著陸器結束第22月晝工作，按地面指令完成月夜模式設置，進入月夜休眠。截至目前，嫦娥四號已在月球背面度過630個地球日，累積行駛547.17米。
2020年10月11日11時56分，隨著太陽光再次鋪灑月球背面，嫦娥四號著陸器和“玉兔二號”月球車成功自主喚醒，迎來第23月晝工作期，嫦娥四號著陸器著陸器於10月11日11時56分喚醒，截至目前，嫦娥四號已在月球背面順利度過647個地球日。
2020年10月24日，中國探月工程微博消息，隨著天體的運行，夜幕再次降臨在月球背面。嫦娥四號著陸器和“玉兔二號”月球車完成第23月晝工作，分別於10月23日21時40分和12時，按地面指令完成月夜模式設置，進入月夜休眠。截至今天，嫦娥四號著陸器和“玉兔二號”月球車已在月球背面順利工作660個地球日，累計行駛565.9米。
2020年11月10日消息，在遙遠的月球背面，嫦娥四號著陸器和“玉兔二號”月球車分別於11月10日3時12分和11月9日10時17分結束月夜休眠，受光照自主喚醒，迎來第24月晝。截至目前，嫦娥四號已順利工作677個地球日。
2020年11月23日，嫦娥四號著陸器和“玉兔二號”月球車分別於2020年11月22日12時和3時10分完成第24月晝工作，進入月夜休眠。截至2020年11月23日，嫦娥四號已在月球背面工作690個地球日，累積行駛里程589.6米。
2021年1月3日，是嫦娥四號月背軟著陸兩周年的日子，目前嫦娥四號著陸器和“玉兔二號”月球車已在月面工作731天，月球車行駛600.55米，持續產出科學成果。
2021年3月21日2時，嫦娥四號著陸器結束第28月晝工作，進入月夜休眠。截至目前，嫦娥四號著陸器和“玉兔二號”月球車已在月面生存了808個地球日，本月晝期間月球車行駛約30米，累計行駛里程682.77米。科研人員通過系統分析嫦娥四號獲取的探測數據，取得一系列有關著陸區礦物成分、地形地質演化歷史、月壤太空風化程度和淺層地下結構等方面的科學成果。
2021年，嫦娥四號著陸器和“玉兔二號”月球車，分別於4月6日21時43分和3時54分結束月夜休眠，受光照自主喚醒，進入第29月晝工作期。截至目前，嫦娥四號已在月球背面度過了825個地球日。
《2011年中國的航天》白皮書表示，中國將選擇有限目標，分步開展深空探測活動。按照“繞、落、回”三步走的發展思路，繼續推進月球探測工程建設，發射月球軟著陸和月面巡視勘測器，實現在月球的軟著陸和巡視探測，完成月球探測第二步任務，並啟動實施以月面採樣返回為目標的月球探測第三步任務。
嫦娥四號將實現月球軟著陸和巡視探測任務並將選用長征三號乙運載火箭發射。在科學技術方面，二期工程將實現四個第一，要研製併發射我國第一個地外天體著陸探測器和巡視探測器，第一次利用“長征三號乙”運載火箭發射地月轉移軌道航天器，第一次建立和使用深空測控網進行測控通信，第一次實現月球軟著陸、月面巡視、月夜生存等重大突破，開展月表地形地貌與地質構造、礦物組成和化學成分、月球內部結構、地月空間與月表環境等探測活動，建成基本配套的月球探測工程系統。
三大科學研究：①對月球背面的環境進行研究；②對月球背面的表面、淺深層、深層進行研究；③最大的特色是在月球背面不受太陽的影響，可以在月球背面和中繼星上分別裝上低頻射電探測儀，那是低頻射電探測的絕佳場所，這樣的頻段選擇也是世界首次。
嫦娥四號其實是嫦娥三號的備份機，兩者設計得幾乎一模一樣。不過，嫦娥三號於2013年發射升空后，成功地將登月探測器降落在月球表面，並且釋放出玉兔月球車，進行月岩探測，圓滿完成了任務。所以嫦娥四號這個“替身”就得考慮再就業問題了，中科院和相關航天部門的專家，從2014年春天就開始謀划讓這個同樣花費巨資，精心設計製造的探測器，發揮不同的作用，獲得更豐富的科研成果。
2021年1月，嫦娥四號迎來了第26月晝，“玉兔二號”月球車於1月7日10時29分喚醒，著陸器於1月8日03時13分喚醒。截至今天（8日），嫦娥四號已工作736個地球日，繼續刷新人類探測器在月球背面工作的紀錄。
在本月晝期間，月球車將繼續向玄武岩分佈區域或反射率較高的撞擊坑區域（距離當前探測點約27m，坑南邊存在一直徑約160m的退化撞擊坑）行進，這兩個位置均位於當前探測點西北方向上。
本月晝期間計劃開展以下探測活動：
（1）優選在接近月午時刻進行全景相機環拍。
（2）紅外成像光譜儀開展探測及定標。
（3）中性原子探測儀開機探測。
（4）行駛過程中測月雷達同步探測。
天文專家們強調，儘管有嫦娥一號到三號探月飛行器的成功經驗，嫦娥四號登陸月球背面，仍然有很大風險。因為過去有許多月球太空船拍回照片，太空船在飛臨月球背面時，和地球之間的無線電通訊會暫時中斷，必須等到飛出軌道之後才能恢復通訊。美國在執行在阿波羅任務時，服務艙的主引擎必須在月球背面的時候重新點火，在太空船重新出現之前，地球控制中心都會為此而非常緊張。
嫦娥四號是無人探測器，風險自然小得多，但是如何給飛臨月球背面的飛行器發出指令，遙控它準確著陸在預定位置，並且順利接收傳回的圖像數據，還是個不小的技術挑戰。可是一旦成功登陸，中國科學家們就能更全面地了解月球環境，並趁著月球背面沒有地球電磁訊號干擾，進行太空觀測，為今後的太空探索做好準備，“將是個了不起的壯舉”。
嫦娥四號任務由工程總體及探測器、運載火箭、發射場、測控、地面應用五大系統組成。
● 主要系統
探測器系統的主要任務是研製嫦娥四號月球探測器，嫦娥四號探測器由中繼星、著陸器和巡視器組成。
| 名稱 | 介紹 | 概念圖 |
|---|---|---|
| 中繼星 | 命名為“鵲橋”。根據嫦娥四號月球背面軟著陸探測任務的需求，鵲橋與運載火箭在地月轉移軌道分離后，需要利用自身的推進系統實現到地月L2平動點的轉移，完成繞地月L2平動點暈（Halo）任務軌道的捕獲和修正，並在該軌道上長期穩定運行；鵲橋要提供月球背面的嫦娥四號著陸器、巡視器與地面站之間的前向/返向的時和延時中繼通信，衛星的在軌工作壽命要達到3年以上。 |  嫦娥四號探測器 |
| 著陸器 | 嫦娥四號著陸器任務過程包括：發射段、地月轉移段、環月段、動力下降段、月面工作段5個部分，在前三個階段，測控通信系統通過直接對地鏈路完成測控任務。 后兩個任務階段需在月球背面執行，需要中繼衛星為其提供中繼轉發服務，配合完成相關探測任務。 |  嫦娥四號探測器 |
| 巡視器 | 命名為“玉兔二號”。嫦娥四號巡視器的總體方案繼承了嫦娥三號巡視器的方案，分為移動、結構與機構、制導導航與控制(GNC)、綜合電子、電源、熱控、測控數傳和有效載荷共8個分系統。巡視器的構型仍為箱板式結構，巡視器移動狀態的構型。 |  嫦娥四號探測器 |
● 運載系統
運載火箭系統的主要任務是研製長征三號乙運載火箭，在西昌衛星發射中心發射。
● 發射系統
由西昌衛星發射中心組織實施，承擔嫦娥四號發射任務。
● 測控系統
測控系統的主要任務是運載火箭、探測器在各飛行階段及探測器在月面工作階段的測控、軌道測量與確定、月面目標定位以及落月後著陸器和月面巡視器的控制。
● 地面應用
負責嫦娥四號探測器科學探測計劃制定、有效載荷運行管理，並通過中繼星接收著陸器和巡視器探測數據。
關鍵技術
1、採用新型設計方案，為核心部件石英撓性加速度計打造全新的配套電路，提高了其可靠性。
2、γ關機敏感器在近月環境下精確測距，精準關閉軌道控制和姿態控制發動機，有效保障嫦娥四號的首次月背軟著陸的成功。
3、採用連接解鎖機構，讓玉兔二號與嫦娥四號著陸器精準分離，踏上月球開展科研任務。
4、定製了兩種電動機，一種用於車輪驅動和轉向驅動的電動機，另一種則用於機械臂分系統關節驅動的電動機。
5、提供聲表面波器件產品、晶體元器件產品、蓄電池組、連接器、繼電器、金屬軟管、緊固件等核心技術，建立了全壽命、可追溯、可跟蹤的電子檔案。
技術創新
1、首次實現月球背面軟著陸與巡視探測；
2、首次實現月球背面與地球的中繼測控通信；
3、首次實現當時月球背面著陸器和月球軌道微衛星的甚低頻科學探測，運載火箭多窗口、窄寬度發射和入軌精度達到國際先進水平；
4、首次進行超地月距離的激光測距技術試驗；
5、首次在月面開展生物科普展示；
6、首次開展國際合作載荷搭載和聯合探測。
5張嫦娥四號探測器
科學試驗
1、利用測月雷達就位探測數據，首次揭示了月球背面著陸區域地下40米深度內的地質分層結構，闡述了其物質組分與演化機制。
3、利用中性原子探測儀對月表環境能量中性原子的探測數據，得到了能量中性粒子在月球表面通量能譜，證實了能量中性粒子的能量與入射太陽風的速度有很強的相關性。
科研成果
● 月球背面巡視區形貌和礦物組份研究
1、利用“玉兔二號”月球車搭載的可見和近紅外光譜儀、全景相機及測月雷達等數據，對著陸區光譜、石塊分佈、淺層結構等進行分析，獲得著陸區形貌，物質礦物組成、來源及特性等科學結論。
2、首次通過原位探測直接得到月球深部物質組成，揭示月球背面，特別是南極艾特肯盆地複雜的撞擊歷史，對月壤的形成與演化模型提供關鍵證據，為日後南極著陸和巡視探測選址等提供重要參考。
● 月球背面巡視區月表淺層結構研究
1、根據嫦娥四號著陸器測月雷達和相機數據以及其他多源數據，研究建立嫦娥四號著陸區地層剖面及多期次濺射物覆蓋關係。
2、著陸區濺射物累加厚度約70米，表面為芬森撞擊坑濺射物；在巡視區深度40米範圍內，存在3種不同地層單元，包括12米範圍內的細粒月壤層、12米至24米的碎石層和24米至40米的濺射物沉積和風化產物層。
結果首次揭開月球背面地下結構的神秘面紗，極大地提高人類對月球撞擊和火山活動歷史的理解，為月球背面地質演化研究帶來新的啟示。
● 月面中子及輻射劑量、中性原子研究
1、利用嫦娥四號著陸器月表中子與輻射劑量探測儀和中性原子探測儀探測數據，獲得月表高能粒子輻射環境譜、月表中性原子能譜結構和反照率。
2、月表中子輻射劑量率比空間站內部高1至2倍，輻射劑量當量高1倍左右。證實初級銀河宇宙射線撞擊月球表面，產生反照質子（最早在美國環月軌道器上被發現，此次在月表得到了實地驗證）。
3、成果為開展太陽風與月表微觀相互作用研究提供重要支撐，促進對月表輻射風險的認知，為未來月球航天員所受月表輻射危害估算及輻射防護設計提供重要參考。
● 月基低頻射電天文觀測與研究
1、利用嫦娥四號著陸器平台的低頻射電頻譜儀，在月球背面首次成功開展低頻射電天文觀測，獲得大量有效觀測數據。
2、初步獲取40兆赫頻率以下的月背著陸區電磁環境本底頻譜和低頻射電三分量時變波形數據，對於研究太陽低頻射電特徵和月表低頻射電環境具有重要科學意義。
| 項目（團隊）名稱 | 所獲獎項 |
|---|---|
| 中國嫦娥四號探月任務 | 2019年度第三屆國際月球村研討會優秀探月任務 |
| 2020年度美國航天基金會金獎 | |
| 嫦娥四號任務團隊 | 2019年度英國皇家航空學會團隊金獎 |
2020年6月，由中國宇航學會推薦，經過國際宇航聯合會兩輪投票表決，嫦娥四號任務團隊優秀代表中國探月工程總設計師、中國工程院院士吳偉仁，中國探月工程副總設計師、中國航天科技集團有限公司科學技術委員會副主任於登雲，嫦娥四號任務探測器系統總設計師、中國空間技術研究院研究員孫澤洲，獲得國際宇航聯合會2020年度最高獎——“世界航天獎”。
2017年全球航天探索大會中國專場全體會議宣布，嫦娥四號任務將搭載荷蘭低射頻電探測儀、德國月表中子與輻射劑量探測儀、瑞典中性原子探測儀和沙特月球小型光學成像探測儀4台國際合作科學載荷。
嫦娥四號有可能給人類提供更多關於月球內部的信息。南極艾肯環盆地是月球遠面的重要標誌，這個火山坑的地殼很薄，以至於可以看穿地幔。收集這個區域岩石的數據可以幫助科學家們更好地理解組成月球的岩層。
月球正面和背面的電磁環境非常不同，月球背面電磁環境非常乾淨，是天文學家夢寐以求開展低頻射電研究的場所，如果能在月球背面放一個低頻射電的頻譜儀，將填補國際空白。
截至2021年3月8日，嫦娥四號已在月球背面順利工作795個地球日。月球車位於嫦娥四號著陸點西北方向，距離著陸點直線距離約429米。在第28月晝期間，月球車計劃向玄武岩方向（距離目前巡視器約1.2km，位於東經177.5389°，南緯45.4119°附近）前進，該位置位於當前探測點西北方向上。截至4月26日，玉兔二號月球車已經完成了29個月晝工作，已經進入月夜休眠。累計行駛超過708米。嫦娥四號探測器創造了在月背工作最長時間紀錄，獲取了大量月球的科研探測數據。
