“嫦娥四號(hào)”下半年將實(shí)現(xiàn)首次著陸月球背面

我國計(jì)劃于今年下半年發(fā)射嫦娥四號(hào)月球探測器，首次實(shí)現(xiàn)人類探測器在月球背面軟著陸。昨天，探月工程總設(shè)計(jì)師吳偉仁院士解釋該計(jì)劃時(shí)表示，月球背面探測不僅有助于全面探索月球，還可以在電磁波寧靜區(qū)探測宇宙起源時(shí)期的信號(hào)。

今年4月24日是第三個(gè)“中國航天日”。昨天，中國航天日北京分會(huì)場活動(dòng)在中國科技館舉辦，吳偉仁在活動(dòng)中向公眾介紹了嫦娥四號(hào)的相關(guān)科學(xué)問題。

嫦娥四號(hào)探月成為今年廣受國內(nèi)公眾矚目的航天任務(wù)。《自然》雜志網(wǎng)站列出的2018年值得期待的科技事件中，嫦娥四號(hào)任務(wù)也名列其中。

記者從國家國防科工局了解到，嫦娥四號(hào)包括中繼星、著陸器和巡視器(簡稱著巡組合體)。中繼星計(jì)劃于今年上半年發(fā)射，將到達(dá)拉格朗日L2點(diǎn)(地月引力平衡點(diǎn))，實(shí)現(xiàn)探測器與地面之間的測控通信和數(shù)據(jù)傳輸。

著巡組合體計(jì)劃于今年下半年發(fā)射，抵達(dá)月球背面，開展月基低頻射電天文、月球背面巡視區(qū)形貌和礦物組份、巡視區(qū)淺層結(jié)構(gòu)等科學(xué)探測與研究，預(yù)期可獲得一批原創(chuàng)性科學(xué)成果。

除了中國探測任務(wù)，嫦娥四號(hào)還將執(zhí)行“全球任務(wù)”。目前已確定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(xué)成像探測儀4臺(tái)國際合作科學(xué)載荷。

釋疑1

為何要在月球背面軟著陸?

隔絕電磁噪聲，可探測宇宙形成早期短波信號(hào)

月球的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)速度一樣，都是27.3天，這是由于地球?qū)υ虑虻?ldquo;潮汐鎖定”導(dǎo)致的。加上天平動(dòng)的作用，只有約59%的月面能被地球觀測到。也就是說，月球背面41%的地方始終受月球阻擋。

這樣的特性，導(dǎo)致月球背面探測具有很多獨(dú)特的科學(xué)價(jià)值。吳偉仁說，月球背面避開了來自地球的大量電磁干擾，處于一種電磁波“寧靜區(qū)”。在這樣的潔凈環(huán)境中，探測器可以接收到更多微弱信號(hào)，例如宇宙形成早期發(fā)出的短波。

“這些低頻短波可以幫助我們研究宇宙起源。在月球正面是無法探測到的，因?yàn)槭盏降亩际请姶旁肼暋?rdquo;中科院國家天文臺(tái)研究員鄭永春說。

目前全世界進(jìn)行過120多次月球探測活動(dòng)，但從來沒有探測器登陸過月球背面。吳偉仁表示，要想深入探索月球奧秘，一定要去那里。而且目前中國有條件、有能力開展月球背面軟著陸探測，爭取創(chuàng)造世界第一。

另外，美國航空航天學(xué)會(huì)會(huì)員、“小火箭”工作室創(chuàng)始人邢強(qiáng)介紹，月球背面的月壤和巖石人類尚未接觸過，進(jìn)一步探究和分析，可以為地球和月球形成的早期機(jī)理提供更翔實(shí)的研究材料。

歷史上，蘇聯(lián)月球2號(hào)探測器于1959年首次拍到月球背面照片。1968年，美國阿波羅8號(hào)飛船第一次帶著人類目睹月球背面。目前，人類對(duì)于月球背面最詳細(xì)的信息，是來自于2009年入軌的美國月球勘測軌道飛行器(LRO)。

釋疑2

月球背面著陸有何難度?

多山地形登陸困難，將發(fā)射中繼星建立地月通信

嫦娥一號(hào)和二號(hào)在繞月過程中都曾拍攝過月球背面，嫦娥二號(hào)拍攝的月球表面全圖，分辨率達(dá)到7米的“高清”程度。通過這些照片和數(shù)據(jù)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，月球背面的地形比正面遠(yuǎn)為復(fù)雜，多“山”多“谷”。

鄭永春介紹，這是因?yàn)樵虑蛟淮罅啃⌒行亲矒簦纬闪撕芏嗌羁樱瓷先ゾ褪谴罅康沫h(huán)形山。

復(fù)雜地形為嫦娥四號(hào)著陸帶來更多困難。吳偉仁打了個(gè)比方：“嫦娥三號(hào)相當(dāng)于在華北平原著陸，嫦娥四號(hào)則相當(dāng)于在崇山峻嶺的云貴川地區(qū)著陸。”

同時(shí)，遙測和控制也是個(gè)難題。電磁波只能直線傳播，當(dāng)探測器飛行至地球看不到的月球背面，如何與地球建立通信?

科學(xué)家將利用一顆中繼衛(wèi)星解決這個(gè)問題。在嫦娥四號(hào)發(fā)射前，我國將于下月先發(fā)射一顆中繼衛(wèi)星，定位在距地心約45萬公里、距月心約6.5萬公里的地月拉格朗日L2點(diǎn)。據(jù)邢強(qiáng)介紹，拉格朗日L2點(diǎn)位于地球球心和月球球心連線且靠近月球的一個(gè)特定位置上，通俗來說，該點(diǎn)既能“看到”地球，又能“看到”月球，因而能成為嫦娥四號(hào)與地球之間的信息中轉(zhuǎn)站。

中國科學(xué)家對(duì)于拉格朗日L2點(diǎn)并不陌生。2010年發(fā)射升空的嫦娥二號(hào)衛(wèi)星，在完成既定的月球探測任務(wù)后，繼續(xù)飛往深空，曾抵達(dá)并繞飛拉格朗日L2點(diǎn)。其攜帶的4臺(tái)科學(xué)儀器在此位置上進(jìn)行了聯(lián)合探測，填補(bǔ)了我國對(duì)地球遠(yuǎn)磁尾區(qū)域的離子能譜、太陽耀斑爆發(fā)和宇宙伽馬暴的科學(xué)探測空白。

邢強(qiáng)表示，在月球探索中使用中繼通信技術(shù)，也是對(duì)深空探索和星際探索技術(shù)的一種驗(yàn)證。

■ 展望

中國正論證建設(shè)無人值守月球科研站

我國現(xiàn)在已論證更長遠(yuǎn)的月球探測與開發(fā)計(jì)劃。

去年召開的第七屆航天技術(shù)創(chuàng)新國際會(huì)議上，國家航天局探月與航天工程中心相關(guān)負(fù)責(zé)人透露，我國正在開展月球科研站的論證。月球科研站將是能源長期供給、自主運(yùn)行、無人值守的月面基礎(chǔ)設(shè)施，未來開展以機(jī)器人為主的科學(xué)研究和技術(shù)試驗(yàn)。

“之所以要建立科研站，是因?yàn)橛行┕ぷ餍枰^長時(shí)間才能產(chǎn)出成果。依托科研站，可以進(jìn)行更長時(shí)間的工作，開展科學(xué)研究、能源開發(fā)等任務(wù)。”航天專家龐之浩介紹，月球探測分為探月、登月、駐月三種方式，其中駐月可以采取無人科研基地和有人月球基地兩種形式。

龐之浩解釋，月球沒有大氣層阻隔、震動(dòng)小，是天文探測的理想環(huán)境。建立月球科研站，還能以月球?yàn)榛兀瑢?duì)地球和深空開展探測，成為向遠(yuǎn)深空出發(fā)的跳板。

標(biāo)簽： 嫦娥 月球