（原標(biāo)題：嫦四升空 月背將迎首位著陸“旅客”）

12月8日2時(shí)23分，西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，嫦娥四號(hào)探測(cè)器由長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射。新華社發(fā)

昨日凌晨2時(shí)23分，我國(guó)嫦娥四號(hào)月球探測(cè)器在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，我國(guó)第二個(gè)月球著陸器和月球車(chē)踏上登月征程。發(fā)射任務(wù)由長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭實(shí)施。

火箭將嫦娥四號(hào)送入地月轉(zhuǎn)移軌道后，探測(cè)器將經(jīng)過(guò)數(shù)十天在軌飛行、軌道修正、近月制動(dòng)、環(huán)月飛行等，預(yù)計(jì)明年1月初著陸月面，擇機(jī)釋放巡視器。

嫦娥四號(hào)的目的地是月球背面南極-艾特肯盆地，新月球車(chē)將與“玉兔”號(hào)在月球兩面遙遙相對(duì)。這將是人類(lèi)探測(cè)器首次在月球背面著陸，在人類(lèi)從未直接看見(jiàn)的“月之暗面”實(shí)施月球探測(cè)和天文觀測(cè)。

據(jù)國(guó)防科工局、國(guó)家航天局介紹，嫦娥四號(hào)任務(wù)的工程目標(biāo)包括兩方面：研制發(fā)射月球中繼通信衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)國(guó)際首次地月拉格朗日L2點(diǎn)的測(cè)控及中繼通信；研制發(fā)射月球著陸器和巡視器，實(shí)現(xiàn)國(guó)際首次月球背面軟著陸和巡視探測(cè)。

嫦娥四號(hào)的科學(xué)任務(wù)，一是開(kāi)展月球背面低頻射電天文觀測(cè)與研究，二是進(jìn)行月球背面巡視區(qū)形貌、礦物組分及月表淺層結(jié)構(gòu)探測(cè)與研究，三是試驗(yàn)性開(kāi)展月球背面中子輻射劑量、中性原子等月球環(huán)境探測(cè)研究。

航天專(zhuān)家龐之浩介紹，在月球背面著陸探測(cè)，對(duì)研究月球和地球的早期歷史也具有重要價(jià)值。

嫦娥四號(hào)還承擔(dān)了國(guó)際合作項(xiàng)目。嫦娥四號(hào)任務(wù)中，我國(guó)與荷蘭、德國(guó)、瑞典、沙特開(kāi)展了4項(xiàng)科學(xué)載荷方面的國(guó)際合作，搭載了3項(xiàng)由哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中山大學(xué)、重慶大學(xué)等國(guó)內(nèi)高校研制的科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)項(xiàng)目。

焦點(diǎn)1

嫦娥四號(hào)如何著陸？

5年前，嫦娥三號(hào)著陸在月球正面的虹灣。那里布滿(mǎn)月海玄武巖，地勢(shì)較為開(kāi)闊、平坦，位于大型撞擊坑、月海、高地(山脈)交匯地區(qū)，有利于科學(xué)勘察目標(biāo)的選擇。

而嫦娥四號(hào)的主著陸區(qū)為月球背面南極-艾特肯盆地，著陸區(qū)面積比虹灣地區(qū)小了許多。而且月球背面山峰林立，遍布撞擊坑，很難找出更大、更平坦的地方，嫦娥三號(hào)著陸區(qū)地形起伏僅800米，而嫦娥四號(hào)著陸區(qū)起伏達(dá)到了6000米。因此，嫦娥四號(hào)著陸器，需要具有比嫦娥三號(hào)更準(zhǔn)確的著陸精度。

由于落月過(guò)程地球方向不直接可見(jiàn)，所有信息傳輸都需要在中繼星“鵲橋”的中轉(zhuǎn)下完成。整個(gè)落月過(guò)程由GNC（制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制）系統(tǒng)自主操控，加之回傳畫(huà)面的延遲，對(duì)地面人員來(lái)說(shuō)，這個(gè)過(guò)程近乎是“盲降”。

焦點(diǎn)2

為何要去月球背面？

航天科技集團(tuán)五院專(zhuān)家介紹，月球背面的探測(cè)，可以推動(dòng)月基科學(xué)研究的不斷深入。

月球背面沒(méi)有來(lái)自地球的無(wú)線電波的干擾，是進(jìn)行射電天文觀測(cè)的最佳場(chǎng)所，如果能利用這一自然地形架設(shè)無(wú)線電望遠(yuǎn)鏡，就好比把“天文臺(tái)”搬到了月球背面。嫦娥四號(hào)著陸器在月球背面軟著陸后，將開(kāi)展月基低頻射電天文觀測(cè)研究，預(yù)期可以獲得一批原創(chuàng)性的科學(xué)成果。

月球背面探測(cè)，也有助于推動(dòng)月球資源的研究和開(kāi)發(fā)利用。月球蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)和能源資源，開(kāi)發(fā)和利用月球資源是人類(lèi)探測(cè)月球的原動(dòng)力之一。近年來(lái)，美國(guó)等國(guó)家相繼制定了包括月球背面資源調(diào)查研究計(jì)劃。通過(guò)嫦娥四號(hào)對(duì)著陸區(qū)地形地貌、礦物組分、巡視區(qū)淺層結(jié)構(gòu)、地幔物質(zhì)等進(jìn)行科學(xué)探測(cè)與研究，將為月球資源的開(kāi)發(fā)利用提供極有價(jià)值的第一手資料。

由于月球背面探測(cè)的難度，嫦娥四號(hào)任務(wù)也將助推我國(guó)航天和相關(guān)學(xué)科技術(shù)的突破。

據(jù)嫦娥四號(hào)研制人員介紹，要完成前無(wú)古人的月球背面之旅，嫦娥四號(hào)面臨幾大技術(shù)難點(diǎn)：地月拉格朗日L2平動(dòng)點(diǎn)軌道精確設(shè)計(jì)與控制，地月拉格朗日L2點(diǎn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)中繼，復(fù)雜地形環(huán)境下的安全著陸等。

為了突破這些技術(shù)難點(diǎn)，我國(guó)航天界將實(shí)現(xiàn)三個(gè)國(guó)際首次，即首次月球背面軟著陸和巡視探測(cè)、首次月球拉格朗日L2點(diǎn)中繼與探測(cè)、首次月基低頻射電天文觀測(cè)，以及國(guó)內(nèi)首次實(shí)測(cè)月夜期間淺層月壤溫度。這一重大科學(xué)創(chuàng)新工程的實(shí)施，將推動(dòng)航天技術(shù)和其他科學(xué)領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。

焦點(diǎn)3

新月球車(chē)與“玉兔”有何不同？

今年8月15日，嫦娥四號(hào)月球車(chē)外觀在北京首次亮相，與“玉兔”恰似孿生姐妹。嫦娥四號(hào)月球車(chē)總重量約140公斤，是全球迄今重量最小的月球車(chē)。

探月工程副總指揮、國(guó)家國(guó)防科工局探月與航天工程中心主任劉繼忠介紹，嫦娥四號(hào)月球車(chē)基本繼承了“玉兔”的狀態(tài)，但針對(duì)月球背面復(fù)雜的地形條件、中繼通信新的需求和科學(xué)目標(biāo)實(shí)際需要，做了適應(yīng)性更改和有效載荷配置調(diào)整。

工作在月球表面，月球車(chē)將面臨多種極端條件的考驗(yàn)。

2013年12月15日，嫦娥三號(hào)著陸器與巡視器分離，“玉兔”抵達(dá)月球表面。據(jù)中國(guó)工程院院士、中國(guó)探月工程總設(shè)計(jì)師吳偉仁介紹，月球環(huán)境曾對(duì)“玉兔”造成影響，例如月夜極低氣溫導(dǎo)致“玉兔”裸露在外的電纜發(fā)生故障。

基于“玉兔號(hào)”的任務(wù)經(jīng)驗(yàn)，嫦娥四號(hào)針對(duì)其遇到的問(wèn)題進(jìn)行了針對(duì)性改進(jìn)。吳偉仁說(shuō)，嫦娥四號(hào)的月球車(chē)僅在電纜鉤掛、摩擦方面就做了上千次試驗(yàn)，同時(shí)也盡量減少電纜裸露在外的面積，減少電纜的故障風(fēng)險(xiǎn)。

吳偉仁透露，嫦娥三號(hào)著陸器和月球車(chē)設(shè)計(jì)壽命分別為1年和3個(gè)月，但最終月球車(chē)工作了2年9個(gè)月，著陸器目前仍在運(yùn)行，工作5年?duì)顟B(tài)依然很好。嫦娥四號(hào)月球車(chē)設(shè)計(jì)壽命也是3個(gè)月，但預(yù)計(jì)工作時(shí)間將比“玉兔號(hào)”更長(zhǎng)。

焦點(diǎn)4

“鵲橋”“嫦四”有何關(guān)聯(lián)？

今年5月21日，“鵲橋”中繼衛(wèi)星發(fā)射升空，也被稱(chēng)為嫦娥四號(hào)任務(wù)的先聲。

嫦娥四號(hào)探測(cè)器包括著陸器和巡視器(即月球車(chē)，此前探月工程辦公室曾面向全社會(huì)為月球車(chē)征名，目前名稱(chēng)尚未發(fā)布），但嫦娥四號(hào)系統(tǒng)里還有一個(gè)“信使”——“鵲橋”中繼衛(wèi)星。

由于嫦娥四號(hào)降落在月球背面，始終與地球“背對(duì)背”，無(wú)法直接與地球通信。為解決通信問(wèn)題，科學(xué)家找到一個(gè)能同時(shí)“看到”地球和月球的位置——地月拉格朗日L2點(diǎn)（位于地月球心連線上靠近月球的一側(cè)，距月球約6.5萬(wàn)公里），并在這里部署一顆通信衛(wèi)星。

“鵲橋”已經(jīng)于今年5月21日發(fā)射升空，目前運(yùn)行在地月拉格朗日L2點(diǎn)Halo軌道上，是人類(lèi)歷史上第一顆地球軌道外專(zhuān)用中繼通信衛(wèi)星。任務(wù)中，地球地面和嫦娥四號(hào)都先發(fā)射信號(hào)給“鵲橋號(hào)”，再由其轉(zhuǎn)發(fā)給另一方。

■ 揭秘

“月之暗面”：更白更厚更崎嶇

過(guò)去60年，人類(lèi)共發(fā)射了132個(gè)左右的月球探測(cè)器，包括65個(gè)月球著陸器，但僅有不載人的環(huán)繞月球軌道器和載人的阿波羅號(hào)飛船“看”到過(guò)月球背面。主要是由于從地球向月球背面發(fā)射通訊信號(hào)，會(huì)受到月球整體阻擋，地面通信和測(cè)控的難題，阻擋了月球背面著陸計(jì)劃。

月球總是一面朝向地球

由于月球自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期相等，加上被地球潮汐鎖定，地球強(qiáng)大的引力讓月球總是一面朝向地球。

美國(guó)航空航天學(xué)會(huì)會(huì)員、“小火箭”聯(lián)合會(huì)創(chuàng)始人邢強(qiáng)博士告訴記者，約41%月面無(wú)法被地球直接觀測(cè)到。因?yàn)楫?dāng)飛行器飛到月球背面，就難以和地球建立通信，這也是長(zhǎng)期以來(lái)，人類(lèi)探測(cè)器從未在月球背面著陸的主要原因。

可以說(shuō)，月球背面對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)，是“秘境中的秘境”。

隨著由中國(guó)航天科技集團(tuán)五院研制的嫦娥四號(hào)從西昌出發(fā)，人類(lèi)首次月球背面軟著陸巡視探測(cè)的大幕正式拉開(kāi)。嫦娥四號(hào)將第一次觸及月球背面，這也是中國(guó)探測(cè)器目前到達(dá)的最遠(yuǎn)的土地。

并非完全看不到月背

據(jù)五院科研人員介紹，月球存在著“天秤動(dòng)”，像鐘擺一樣來(lái)回?cái)[動(dòng)，因此，至少有10%至20%的月球背面的邊緣地帶可以從地球上看到，比如一個(gè)跨越1000千米的撞擊盆地——東海。

1959年10月7日，蘇聯(lián)“月球三號(hào)”探測(cè)器傳回月球背面的第一張照片后，月球背面的“真容”就第一次被揭開(kāi)了。依照這些珍貴的照片資料，蘇聯(lián)在1960年11月6出版了第一份月球背面地圖，一年之后，又制作了第一個(gè)月球儀，更加清晰地呈現(xiàn)出月球背面的初步特征。

1965年7月20日，蘇聯(lián)“探測(cè)器三號(hào)”傳送回了25張畫(huà)質(zhì)更好的月球背面照片，可以看到月球背面有一條長(zhǎng)數(shù)百千米的鏈狀隕石坑。1967年，蘇聯(lián)根據(jù)這批照片出版了包含4000個(gè)新發(fā)現(xiàn)的月球背面地形目錄的地圖，同年發(fā)布了第一份比例為1:5000000完整的月面圖和修訂后完整的比例為1:10000000月球儀，月球95%的表面都在上面呈現(xiàn)了出來(lái)。

人類(lèi)首次與月背面對(duì)面

人類(lèi)首次與月背面對(duì)面是在1968年，美國(guó)“阿波羅八號(hào)”在進(jìn)行載人登月任務(wù)試驗(yàn)的時(shí)候，宇航員威廉·安德斯首次看到月球背面。他描述說(shuō)：“月球背面看起來(lái)像我在孩提時(shí)玩過(guò)一段時(shí)間的沙堆，它們?nèi)急环饋?lái)，沒(méi)有邊界，到處是一些碰撞痕和坑洞”。

從那時(shí)開(kāi)始直到“阿波羅十七號(hào)”，宇航員都曾看到過(guò)月球的背面。

2010年12月21日，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的“月球勘測(cè)軌道器”拍攝了一組高清月球背面照片，解析度是以往所拍月球背面照片的106倍，所呈現(xiàn)的細(xì)節(jié)精細(xì)程度也創(chuàng)下了歷史紀(jì)錄。根據(jù)這些最新照片數(shù)據(jù)，美國(guó)宇航局繪制了月球背面數(shù)字海拔地形圖，直觀地揭示了月球背面的地形。

如今，人類(lèi)觀察月背的視角將從太空中變?yōu)樯砼R其境。嫦娥四號(hào)將首次實(shí)現(xiàn)月球背面軟著陸和巡視勘察，迎接它的將是怎樣的環(huán)境呢？

布滿(mǎn)巨坑的崎嶇陸地

據(jù)航天科技集團(tuán)五院專(zhuān)家介紹，乍一看上去，月球背面“面孔”并不漂亮，像是一張“麻子臉”，隕石坑的數(shù)量比月球正面要多很多。

月背的“皺紋”也很多，布滿(mǎn)溝壑、峽谷和懸崖，而月球正面則更平坦。月背還有幾處巨大的暗斑，暗斑中的物質(zhì)與月面普通物質(zhì)相比有很大不同，這種現(xiàn)象似乎能夠說(shuō)明，月球背面由于毫無(wú)遮攔地暴露在太空里，因而遭遇了大量天體直接撞擊。經(jīng)年累月，月球就像一個(gè)盾牌，為地球擋住隕石，守護(hù)著地球的安全。

月球背面月殼整體比正面更厚，究竟是什么原因?qū)е略職ず穸炔灰粯樱娬f(shuō)紛紜。照片顯示，月球背面巨大的隕石坑都呈現(xiàn)出白色，好像從來(lái)沒(méi)有暗色的熔巖從上面流過(guò)?？茖W(xué)家們研究認(rèn)為，由于月球背面的月殼很厚，熔巖無(wú)法溢出，而正面月殼很薄，熔巖很容易破縫流淌在表面，所以顏色比正面要白得多。

此外，月球正面月海很多，而月球背面卻只有3個(gè)，分別叫東海、莫斯科海和智海。月球正面有許多巨大綿延起伏的山巒，而背面卻不像正面那么多。

關(guān)鍵一步已經(jīng)邁出

我們只能看到月球的一邊，但這并不是說(shuō)另外一面永遠(yuǎn)是黑暗的。事實(shí)上，當(dāng)我們看到整個(gè)月球正面的時(shí)候，即滿(mǎn)月時(shí)，它的另一面是黑暗的；而月初月末時(shí)，月球背面則是陽(yáng)光普照。

由于目前還沒(méi)有宇航員或月球車(chē)登上月球的背面，因此，人們對(duì)月球背面詳細(xì)情況除了借助照片判斷，其他的知之甚少。而嫦娥四號(hào)探測(cè)器，為人類(lèi)逐步揭開(kāi)月球背面的奧秘邁出了關(guān)鍵的一步。