“嫦娥四号”着陆月球背面意味着什么

肖婷婷

由于“潮汐锁定”效应，月球绕地球公转与自转的周期相同，自古以来，人类在地球上看到的月球永远是半个月亮，站在地球上看不到月背。

在没有太空探测器的年代，月球背面一直是神秘的未知世界。直到60年前，苏联的“月球3号”探测器传回了第一张月球背面的影像。50年前，美国“阿波罗8号”的3位宇航员在环月飞行时，成为最先亲眼看见月球背面的人类。

越来越多去往月球的探测器让人们发现，原来月球背面和正面如此不同：正面相对平坦，而背面崎岖不平、遍布坑坑洼洼的撞击坑。无论是物质成分、形貌构造还是岩石年龄，正面和背面都有很大差异。

2004年1月，中国月球探测工程全面启动，嫦娥探月距今已经走过了15年。2015年，“嫦娥四号”才正式决定到月球背面着陆。2019年1月3日10时26分，经过约38万公里、26天的漫长飞行后，中国“嫦娥四号”探测器成功在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区，实现人类探测器首次月背软着陆。随后，“嫦娥四号”通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图，揭开了古老月背的神秘面纱。

随后的一两天里，“玉兔二号”通过“鹊桥”号中继卫星相继发送回大量月球背部的高清无码影像，令世界天文学者为之振奋。

“嫦娥四号”成功着陆月球背面，对中国探月、乃至整个人类探月，到底有多大意义？

月球背后探测会给科研界带来什么

直接划重点：

月球背面几乎全是环形山/撞击坑（97.5%），比正面多得多（69%），形成原因和目前的情况只有理论解释，缺乏实地验证；

月球背面南极-艾特肯盆地，是太阳系第二大超级陨石坑，早在1998年，NASA的“月球勘探者号”就发现这里存在水冰，而且更接近月球最原始的情况；

“嫦娥四号”实际着陆地点位于该区域中部的冯·卡门环形山，它以钱学森的恩师的名字命名。这里经过了强烈碰撞，极可能曾经被熔岩淹没，各类物质含量丰富，或许留有月幔最原始的成分，保留了月球最深层的秘密；

“月球上氦三能量开发可供人类能源需求XX万/亿年”的说法，相信大家已经看过很多了，而理论上月球背面环境更容易产生氦三；

月球背面有天然的“屏蔽”，没有任何来自地球的辐射干扰，这意味着它有着无比完美的安静环境做天文观测；

月球背面的月壤也极有可能与正面大不相同。

以上，基本意味着第一个实现月球背面着陆的探测器将会收获众多独特的科研成果，对世界航天和天文界都将是巨大的贡献。

着陆区域到底有多复杂

月球背面陨石坑密布、尤其南极-艾特肯盆地的地形和高程图异常复杂，对各种配合着陆传感器的系统要求很高。尤其是高度方面的变化速度超过了以往任何一次着陆，最大落差高达16.1千米。冯·卡门环形山属于其中一块核心区域，对“嫦娥四号”而言，相当于翻越崇山峻岭来找它。

如果把此前探测器在月球正面的着陆情形描述为小船轻轻划过湖面，“嫦娥四号”在月球背面的着陆就好比在风暴中冲浪，难度不可同日而语。

为了成功着陆并释放月球车探测，所克服的困难难度和意义可想而知。

为什么4天就到月球，还迟迟不着陆

“嫦娥四号”早在2018年12月8日就出发，使用了我国目前深空探测的最强火箭长三乙改III型。3.8吨重的它仅花了4天14时16分就完成了发射、轨道校正、近月制动、进入工作轨道，是四次主要任务中最短的一个。但依然等到了2019年1月3日才进行着陆任务。

为什么需要这么长的时间呢？是为了等待时机。

月球被潮汐锁定，自转与公转相同，导致它的一天相当于地球上的27天，一半是黑夜一半是白天。换做地球时间就是每隔近14天交替白天黑夜。在进入月球轨道后，“嫦娥四号”一边测试仪器，一边等待月球进入白天，毕竟它的主要能量来源是太阳能。

另一方面，由于降落地点处于南极附近，它需要逐渐调整轨道倾角才能经过这里，比较耗时。同时，也要等待太阳光照在月球的角度达到理想的状态，这样所有的地貌都会有比较清晰的阴影，最大程度辅助光学设备选择并定位着陆地点。

“嫦娥四号”着陆怎么“走位”

由于降落的难度大大增加，“嫦娥四號”的着陆方式也跟着作出改动。由于着陆地的独特地貌特点，它的避障需求远高于其他着陆任务。

可以看出，在进入准备阶段后，“嫦娥四号”的轨迹不降反升，而后进入一个几乎要实现长距离垂直下降过程，期间完成避障、悬停、精避障、缓速降落全过程，难度极大。这么一个复杂的“走位”，对自主导航制导与控制要求极高。

“嫦娥四号”的能量怎么来

采用太阳能电池板和充电电池组合，是很多月球探测器的基本配备。在（月球）白天，月球上太阳能极其充沛，太阳能电池板充电，剩余电能储蓄下来，所有系统正常工作。晚上能量不足，只能冬眠或降低工作强度。我国的“嫦娥三号”和“玉兔号”任务，以及苏联、美国诸多无人探测器，大都采用这个方案。

为应对夜晚过低的温度，探测器还需要携带放射性同位素元素钚-238，它的半衰期长达88年，会源源不断释放热量，做保温用，“嫦娥三号”即是如此。与此同时，它的热量也可以收集起来用以发电，这就是大名鼎鼎的“核电池”，太阳系的五个使者：“先锋十号”“先锋十一号”“旅行者一号”“旅行者二号”““新视野号”，皆是依靠它实现了深空之旅。

而在“嫦娥四号”上，中国将首次实验自己的“核电池”技术。尽管它不是最主要的能量来源，但这个突破已经意义重大。

国际合作大突破

嫦娥探月工程作为中国最具标志性大型科学研究项目之一，在扩展中国航天国际影响力、甚至直接促进国际合作方面的意义对我国而言是无可取代的，而“嫦娥四号”任务（本质上“鹊桥号”中继卫星也属于“嫦娥四号”任务的一部分）更是为中国航天迈出了突破性的一步。

在科学方面，低射频电探测仪是与荷兰合作，月表中子与辐射剂量探测仪是与德国合作，中性原子探测仪是和瑞典合作，月球小型光学成像探测仪是与沙特合作。

在任务成功后，“嫦娥四号”收集来的一手科研数据将会对外全部公开，欢迎全世界科学家共同研究。一言以蔽之：嫦娥工程是近些年中国航天在国际上最大的一张名片，造成广泛影响的同时，也在行业内外得到了很多关注，是我国航天对外开放吸引合作的最佳平台。

因而，眼前的“嫦娥四号”，不仅是中国的，更是全世界的。它的科学和工程意义，对整个人类而言都是重大突破。