嫦娥奔月的古老神話在當代中國重新演繹,，并不斷延伸出新的“版本”,。12月8日凌晨2時23分，我國探月工程再次出發(fā)——嫦娥四號成功發(fā)射,。與以往任何一次不一樣,，嫦娥四號最終將降落在月球背面，實現(xiàn)人類首次月球背面軟著陸和巡視探測,?！斑@將是創(chuàng)造歷史的重大成就,。”中國科學院月球與深空探測總體部主任鄒永廖表示,。

從20世紀50年代起,，人類從未停止探月的步伐，發(fā)射到月球的探測器已經(jīng)有100多個,，但至今沒有一個在月球背面著陸并進行探測,。目前有關(guān)月球背面的信息都是通過遙感探測和所拍照片獲得的，比較有限,。對于人類來說,，月球背面一直是一片神秘地帶。當我們對月球正面的認識逐漸深入的時候,，對另一面卻知之甚少,，嫦娥四號將第一次近距離地揭開它的面紗。

月球背面的魅力

很多人可能并不知道,，嫦娥四號最開始是嫦娥三號的備份,。“一旦嫦娥三號有變故,，嫦娥四號就頂上,。”嫦娥四號探測器飛控試驗隊副隊長,、項目顧問譚梅回憶,，結(jié)果嫦娥三號任務(wù)很成功，于是帶來另一個問題：下一發(fā)射任務(wù)（即嫦娥四號）到底怎么做,？有科學家建議將探測器落到月球背面,，也有人建議落到月球南極。經(jīng)過論證,，最后選擇了月球背面,。

由于月球的自轉(zhuǎn)周期恰好等于公轉(zhuǎn)周期，因此它的一面總是朝向地球,，另一面總是背向地球,，人類在地球上只能看到月球的正面，看不到背面,。這個看不見的一面,，對我們認識月球甚至宇宙很重要。因為無論是物質(zhì)成分,、形貌構(gòu)造上還是巖石年齡,，月球背面和正面都有很大的差異。“從整體上看,，月球背面的巖石更加古老,。獲取更古老的巖石類型等物質(zhì)成分信息，對我們了解月球的演化過程有很大幫助,?！编u永廖說。

根據(jù)計劃,，嫦娥四號將會降落到90%的面積都分布在月球背面的艾肯盆地上,。月球分為三大地體，即克里普巖地體,、斜長高地巖地體,、艾肯盆地地體?！扒皟蓚€地體美國,、蘇聯(lián)都曾著陸和探測過，只有艾肯盆地地體沒有近距離探測過,，是一塊處女地,，在科學上會有很多新的發(fā)現(xiàn)?！编u永廖解釋,，艾肯盆地是整個太陽系固體天體中最大最深的盆地，直徑大概2500公里,，深度約12公里,，對其進行探測可以獲取月球深部物質(zhì)的信息,。

此外,，艾肯盆地目前被科學界認為是39億年前撞擊形成的。在太陽系形成的46億年歷史里,，撞擊非常多,，39億年前正好是撞擊的峰值?！鞍凑粘Ｒ?guī)理論,，撞擊密度、頻度,、強度應(yīng)該是越早越大,，為什么這個峰值出現(xiàn)在39億年而不是更早？到艾肯盆地開展精細探測,，也許可以解開39億年撞擊峰值這個科學之謎,。”鄒永廖很期待,。

到月球背面還有一個重要原因,，即開展低頻射電天文觀測,。“這一目標是天文學家夢寐以求的,，可以填補射電天文領(lǐng)域上在低頻觀測段的空白,。”鄒永廖解釋,，由于地球電磁環(huán)境的原因,，在月球正面開展低頻射電觀測效果很不好。月球背面的電磁環(huán)境非常干凈,，為開展空間科學領(lǐng)域最前沿的低頻射電天文觀測與研究提供了理想場所,。

落月球背面不容易

“一把就直接落到月球背面”，這是當時嫦娥四號任務(wù)確定后大家作出的決定,。譚梅用了一個詞來形容這個決定——“藝高膽大”,。因為，要一次就實現(xiàn)在月球背面著陸和巡視探測,，并不容易,。

首先，必須確保嫦娥四號能被準確地送到預(yù)定軌道,。嫦娥四號要發(fā)射到遠地點約42萬公里的軌道,，比嫦娥三號38萬公里的軌道更遠，對火箭入軌精度的要求也更高,。中國航天科技集團一院火箭系統(tǒng)總指揮金志強介紹,，嫦娥四號只有連續(xù)兩天的發(fā)射窗口（最佳發(fā)射時間），這兩天里每天有兩個發(fā)射窗口,。一般的衛(wèi)星發(fā)射窗口大概是一個小時甚至更長時間,，但嫦娥四號一天里的發(fā)射窗口只有3分鐘，其中第一個發(fā)射窗口有效寬度2分鐘,，46分鐘后進入第二個發(fā)射窗口,，窗口寬度僅1分鐘，必須在這兩天的3分鐘內(nèi)發(fā)射,?！叭绻谝淮螞]有打上去，必須拆卸檢查,，要花掉不少時間,，肯定會錯過剩下的窗口期?！?/p>

為了確保準時發(fā)射和準確入軌,，科研人員對火箭的可靠性進行了改進。與嫦娥三號相比，嫦娥四號的火箭一共進行了65項技術(shù)改進,，分布在發(fā)動機,、控制系統(tǒng)、測量系統(tǒng),、箭體結(jié)構(gòu),、增壓輸送系統(tǒng)、發(fā)射支持系統(tǒng)等13個箭上和地面分系統(tǒng),。而且,，針對窄窗口發(fā)射、冬季發(fā)射等特征開展專題風險分析,，制定了520項預(yù)案,。

進入預(yù)定軌道，最終能否準確降落到月球背面并開始巡視探測,，又是一個難題,。嫦娥四號在月球背面軟著陸，但將受月球自身遮擋,，無法直接與地球進行測控通信和數(shù)據(jù)傳輸,。也就是說，我們與嫦娥四號見不著面,、對不上話,。怎么辦？

解決辦法是建一個“通信中繼站”,，讓嫦娥四號的通信數(shù)據(jù)通過中繼站發(fā)往地球,。不過，中繼星的位置必須處于地球與月球引力平衡的平衡點,，即地月拉格朗日L2點,，此前國際上沒有過發(fā)射和運行在該位置的衛(wèi)星。但中國航天人總是能迎難而上,。2018年5月,，嫦娥四號中繼星成功發(fā)射并進入環(huán)繞L2點的使命軌道,，它有一個很形象的名字——“鵲橋”,，即為地月通信搭建橋梁。

有了“鵲橋”,，嫦娥四號可以放心地登上月球背面,。在嫦娥四號動力下降以后，地面無法“看到”著陸器或者巡視器,，各項測控工作都將通過中繼星來完成,，包括數(shù)據(jù)接收、狀態(tài)監(jiān)視以及對月球車在巡視過程中的操作控制等。

期待新的科學發(fā)現(xiàn)

如果一切順利,，嫦娥四號探測器后續(xù)將經(jīng)歷地月轉(zhuǎn)移,、近月制動、環(huán)月飛行,，最終實現(xiàn)人類首次月球背面軟著陸,，開展月球背面就位探測及巡視探測。當落地的那一刻,，我們期待什么,？

我們?yōu)殒隙鹚奶栠x擇了月球背面這樣一個目的地，這個目的地告訴了我們要做什么,、期待什么,。根據(jù)計劃，嫦娥四號的科學任務(wù)主要是開展月球背面低頻射電天文觀測與研究,；開展月球背面巡視區(qū)形貌,、礦物組份及月表淺層結(jié)構(gòu)探測與研究；試驗性開展月球背面中子輻射劑量,、中性原子等月球環(huán)境探測研究,。

專家表示，通過低頻射電天文觀測,，我們可以研究宇宙起源和星球起源等,；對月球低質(zhì)的探測和剖析，我們可以進一步認識月球的演化細節(jié),，甚至發(fā)現(xiàn)新的巖石,、物質(zhì)類型等；對月表環(huán)境里的中子輻射劑量,、中性原子等的探測,，我們可以研究宇宙粒子輻射和太陽風，為開發(fā)月球和載人登月做準備,，還可以尋找水資源,。

當然，嫦娥四號的科學目標遠不止于此,?！皩τ谌魏我粋€地外天體而言，探測其空間和表面環(huán)境,、地形地貌,、物質(zhì)成分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等,，是遠遠不夠的,，還應(yīng)從比較行星學的方法論出發(fā),，系統(tǒng)地開展對地球、火星,、月球等天體的比較研究,，這樣才能更好地認識它們。從這個意義上講,，嫦娥四號對后續(xù)深空探測有重要意義,。”鄒永廖說,。