12月8日2時23分，嫦娥四號探測器在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，它的目標是月球背面。后續(xù)經(jīng)歷地月轉(zhuǎn)移、近月制動、環(huán)月飛行之后，嫦娥四號探測器將實現(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。

探索月球背面有何意義?嫦娥四號將開展哪些科學研究?我國的探月工程走過了怎樣的歷程?本報記者采訪了相關(guān)專家。

月球背面有什么

嫦娥四號是嫦娥三號的備份星。2014年，嫦娥三號任務圓滿完成后，國防科工局牽頭組織開展了嫦娥四號任務實施方案調(diào)整的論證工作。綜合考慮國際前沿、科學價值、經(jīng)濟和技術(shù)可行性等因素，最終確定了月球背面軟著陸和巡視探測的總體方案。

為何要去月球背面?由于月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期與月球自轉(zhuǎn)的周期相同，所以月球總有一面背對著地球，這一面稱之為月球背面。因此，人類在地球始終無法看到月球的背面，雖然此前已經(jīng)發(fā)射了100多個月球探測器，其中還包括65個月球著陸器，但僅有不載人的環(huán)繞月球軌道器和載人的阿波羅號曾看到過月球背面。中國科學院月球與深空探測總體部主任鄒永廖告訴記者：“從上世紀50年代開始，發(fā)射到月球的探測器和軌道器已經(jīng)有100多個。但是從著陸器探測來說，月球背面一次都沒有。嫦娥四號首次在月球背面著陸和就位巡視，這是創(chuàng)造歷史的重大成就。”

據(jù)了解，此次嫦娥四號著巡組合體著陸區(qū)，位于月球背面的艾特肯盆地。鄒永廖介紹，月球分為三大地體，即克里普巖地體、斜長高地巖地體、艾特肯盆地地體。“前兩個地體都已經(jīng)被巡視探測過，只有艾特肯盆地地體沒有被近距離巡視探測，在科學上會有很多新發(fā)現(xiàn)。而且月球背面的巖石更加古老，如果能夠獲取更古老的巖石類型等物質(zhì)成分信息，對我們了解月球的化學成分演化過程有很大幫助。”

專家表示，艾特肯盆地是目前發(fā)現(xiàn)的太陽系固體天體中最大最深的盆地，直徑大約2500公里，深度約12公里。其90%的面積都分布在月球背面，只有一小部分在月球正面，具有很高的科研價值。

中國探月工程總設計師、中國工程院院士吳偉仁說：“一般認為這個盆地有可能是當時宇宙大爆炸或者后來小天體撞擊形成的，隱含著宇宙最早的一些信息。而且這個盆地的深度有12公里，有助于我們獲取月球深部物質(zhì)的信息。”據(jù)介紹，嫦娥四號對月球背面地形地貌、礦物組分、巡視區(qū)淺層結(jié)構(gòu)、地幔物質(zhì)等進行科學探測與研究，將為月球資源的開發(fā)利用提供極具價值的第一手資料。

更讓科學家們感興趣的是，月球背面獨特的電磁場環(huán)境和地質(zhì)特征，非常適合開展低頻射電探測等空間天文學研究和月球物質(zhì)成分探測等科學研究。“由于屏蔽作用，在地面上無法開展低頻射電的觀測。而月球背面的磁環(huán)境非常干凈，到月球背面開展低頻射電天文觀測，這一目標應該說是天文學家夢寐以求的，可以填補射電天文領(lǐng)域在低頻觀測段的空白。”鄒永廖說。

嫦娥四號任務是什么

2016年1月，嫦娥四號任務經(jīng)國務院批準正式實施，包括中繼星和探測器兩次任務。為了實現(xiàn)著陸在月球背面的探測器與地球的測控通信和數(shù)據(jù)傳輸，我國于2018年5月21日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射了“鵲橋”中繼星，搭建起地月信息聯(lián)通的“天橋”。目前，“鵲橋”中繼星進入環(huán)地月拉格朗日L2點使命軌道，狀態(tài)正常。

據(jù)了解，嫦娥四號任務的工程目標，一是研制發(fā)射月球中繼通信衛(wèi)星，實現(xiàn)國際首次地月拉格朗日L2點的測控及中繼通信;二是研制發(fā)射月球著陸器和巡視器，實現(xiàn)國際首次月球背面軟著陸和巡視探測。

在科學任務方面，嫦娥四號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、礦物組分及月表淺層結(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。

“嫦娥家族”有哪些成員

在嫦娥四號發(fā)射成功之際，中國的探月之路值得盤點。探月工程也叫嫦娥工程，是我國航天繼人造地球衛(wèi)星和載人航天之后的第三個里程碑，是國家重大科技專項的標志性工程。計劃在2020年前按“繞、落、回”的發(fā)展思路分3期組織實施，實現(xiàn)探月工程既定目標。

——探月工程一期(2004年—2009年)：2004年1月23日，國務院批準了國防科工委、財政部《關(guān)于繞月探測工程立項的請示》，標志著月球探測工程一期——繞月探測工程正式立項，從而開啟了探月工程的光榮征程。

——探月工程二期(2008年—2014年)：2008年2月15日，國務院批準探月工程二期立項。主要目標是實現(xiàn)在月面軟著陸，開展月面就位探測與自動巡視勘察。

——探月工程三期(2011年至今)：2011年1月7日，國務院批準探月工程三期立項，標志著探月工程“繞、落、回”三步走最后一步正式啟動。三期工程擬實施兩次采樣返回任務，分別命名為嫦娥五號和嫦娥六號任務，將首次采用無人月球軌道交會對接方式實現(xiàn)月面自主采樣返回。為降低工程風險，探月三期決定實施一次再入返回飛行試驗。再入返回飛行試驗驗證了地月空間往返一系列關(guān)鍵技術(shù)任務。

從探月工程一期至今，截至嫦娥四號任務前，我國共進行了4次發(fā)射，可謂成果顯著。

——2007年10月24日嫦娥一號成功發(fā)射，11月26日，嫦娥一號衛(wèi)星傳回第一幅月球圖片數(shù)據(jù)，標志著探月工程一期任務圓滿成功。嫦娥一號衛(wèi)星在軌有效探測16個月，于2009年3月1日受控撞月，為工程畫上圓滿的句號。探月工程一期首次實現(xiàn)我國自主研制的衛(wèi)星進入月球軌道;利用CCD立體相機對月球進行環(huán)繞探測，獲取了120米分辨率的全月影像圖以及鈾元素含量分布圖等。

——嫦娥二號任務。2010年10月1日嫦娥二號成功發(fā)射，經(jīng)過在軌探測10個月后，于2011年8月25日飛赴日地拉格朗日L2點，并進行環(huán)繞探測;環(huán)繞探測近半年后，飛離L2點，于2012年12月13日，與圖塔蒂斯小行星近距離交會并獲得清晰圖像;之后飛向更遠的深空，成為我國首顆繞太陽飛行的人造小行星，創(chuàng)造了中國航天器最遠飛行紀錄。嫦娥二號為嫦娥三號驗證了部分關(guān)鍵技術(shù)，詳勘了落月區(qū)域;在月球軌道有效探測10個月，利用改進的CCD立體相機對月球進行了環(huán)繞探測，獲取了世界上首幅7米分辨率的全月圖和1.5米分辨率的局部圖;利用γ射線譜儀、高能粒子探測器、太陽風離子探測器發(fā)現(xiàn)了月表鉻元素和微磁層、太陽風加減速等現(xiàn)象;獲取了圖塔蒂斯小行星的清晰圖像;創(chuàng)造了中國航天器最遠的飛行紀錄。

——嫦娥三號任務。2013年12月2日嫦娥三號成功發(fā)射，14日探測器如期著陸，15日著陸器與巡視器(玉兔號月球車)成功互拍，標志著嫦娥三號任務取得圓滿成功。嫦娥三號任務是我國首次在地外天體軟著陸，為中國航天開創(chuàng)了月面就位探測和機器人巡視探測的新模式。創(chuàng)造了首次研發(fā)地外著陸、巡視航天器平臺，且實現(xiàn)月面遙操作等中國航天的多個首次。

——再入返回飛行試驗任務。2014年10月24日，探月工程三期再入返回飛行試驗器發(fā)射，經(jīng)過8天的飛行，11月1日，在距地球5000公里處服務艙與返回器受控分離，返回器以“半彈道跳躍式”高速再入地球大氣層，安全精確著陸在內(nèi)蒙古四子王旗，為嫦娥五號任務奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。此后，服務艙順利完成了大橢圓停泊軌道飛行段、地月轉(zhuǎn)移段、地月L2點環(huán)繞飛行段、近月制動段和環(huán)月飛行段共5個階段的拓展試驗，取得豐碩成果。

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