嫦娥四号探测器成功发射 开启人类首次月球背面软着陆探测之旅

“3、2、1,点火!”伴随着巨大的火箭轰鸣,肩负着亿万中华儿女的探月飞天梦想,12月8日2时23分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器,开启了月球探测的新旅程。

嫦娥四号探测器后续将经历地月转移、近月制动、环月飞行,最终实现人类首次月球背面软着陆,开展月球背面就位探测及巡视探测,并通过已在使命轨道运行的“鹊桥”中继星,实现月球背面与地球之间的中继通信。

千百年来,月亮一直是人类心中的梦想之境。思乡的情怀、探索的欲望,都交织在一汪皎洁的白月光中。由于月球自转周期和公转周期相等,加上被地球潮汐锁定,地球强大的引力让月球总是一面朝向地球,所以人类在地球上只能凭肉眼看见月球的正面,背面则看不见。因此月球背面对于人类而言,更是“秘境中的秘境”,有许多未知等待着解答。

月球背面到底长啥样?

月球背面到底是啥样,嫦娥四号将第一次身临其境触摸它。

古人观月,并非完全看不到月球背面。月球存在着“天秤动”,像钟摆一样来回摆动。因此,至少有10%至20%的月球背面的边缘地带可以从地球上看到,比如一个跨越1000千米的撞击盆地东海。

1959年10月7日,苏联“月球三号”探测器传回月球背面的第一张照片后,月球背面的“真容”就第一次被揭开了。依照这些珍贵的照片资料,苏联在1960年11月出版了第一份月球背面地图,一年之后,又制作了第一个月球仪,更加清晰地呈现出月球背面的初步特征。

1965年7月20日,苏联“探测器三号”传送回了25张画质更好的月球背面照片,分辨率比“月球三号”高了许多,从照片中可以看到月球背面有一条长数百千米的链状陨石坑。

1967年,苏联根据这批照片出版了包含4000个新发现的月球背面地形目录的地图,同年发布了第一份比例为1:5　000　000完整的月面图和修订后完整的比例为1:10　000　000的月球仪,月球95%的表面都在上面呈现了出来。

人类首次与月背面对面是在1968年,“阿波罗八号”在进行载人登月任务试验的时候,由宇航员威廉·安德斯看到的。他描述说,“月球背面看起来像我在孩提时玩过一段时间的沙堆,它们全都被翻起来,没有边界,到处是一些碰撞痕和坑洞”。从那时开始,“阿波罗十号”一直到“阿波罗十七号”的宇航员都曾看到过月球的背面。

2010年12月21日,美国国家航空航天局的“月球勘测轨道器”拍摄了一组“惊人”的月球背面照片,这些照片呈现的细节精细程度创下了历史纪录。根据这些最新照片数据,美国绘制了月球背面数字海拔地形图,地形图直观地揭示了月球背面的地形。

月背着陆环境如何?

专家介绍,乍一看上去,月球背面这张“面孔”并不漂亮,那是一张“麻子脸”,陨石坑的数量比月球正面要多得多,放眼望去随处可见,密密麻麻的。月背的“皱纹”也多,布满了沟壑、峡谷和悬崖,而月球正面相对平坦的地方比较多。另外还有几处巨大的“痤疮”,暗斑中的物质与月面的普通物质相比有着很大的不同,这种现象似乎能够说明月球背面由于毫无遮拦地暴露在太空里,遭遇了大量天体的直接撞击。

月球背面还是个“厚脸皮”,它的月壳从整体来讲比正面要厚。不过,“厚脸皮”为月球背面的“亮肤色”提供了佐证。照片显示,月球背面巨大的陨石坑都呈现出白色,好像从来没有暗色的熔岩从上面流过。科学家们研究认为,由于月球背面的月壳很厚,熔岩无法溢出,而正面月壳很薄,熔岩很容易破缝流淌在表面,所以背面颜色比正面要“白皙”得多。

此外,月球正面月海很多,而月球背面却只有3个,它们的名字分别叫东海、莫斯科海和智海。月球正面有许多巨大绵延起伏的山峦,而背面却不像正面那么多。

虽然只能看到月球的一边,但这并不是说另外一面永远是黑暗的。事实上,当看到整个月球正面的时候,即月中的满月时,它的另一面是黑暗的,当我们看不见它的时候,即月初没有月亮的时候,它的另一面是阳光普照的。

由于迄今为止还没有宇航员或月球车登上月球的背面,人们对它的详细情况除了借助照片判断,其他知之不多。嫦娥四号探测器,将为人类逐步揭开月球背面的神秘面纱迈出关键一步,值得拭目以待。

这个嫦娥有啥不一样?

嫦娥四号奔向月球,一个细节引人关注,此次发射的嫦娥四号原本是嫦娥三号的备份。在嫦娥三号圆满完成任务后,嫦娥四号被赋予了新的担当——实现人类首次月球背面软着陆和巡视勘察。科研人员通过精心设计与研制,使嫦娥四号“脱胎换骨”,成为全新航天器。与嫦娥三号在科学目标、工程目标、有效载荷、着陆环境、通信方式等5方面有不同之处。

嫦娥四号任务的科学目标都是在月球背面完成的,包括实现月基低频射电天文观测,月球背面巡视区形貌、月球背面巡视区浅层结构探测等。“因为没有别的探测器到过月球背面,所以不论是探地形还是探月壤成分,应该都是人类第一次获得的一手数据。”中国航天科技集团五院嫦娥四号探测器项目执行总监张熇说。

嫦娥三号任务圆满成功,为我国航天事业发展树立了新的里程碑,在人类攀登科技高峰征程中刷新了中国高度。站在这样的起点上,嫦娥四号向着更高峰迈进,将任务的工程目标锁定在两个“首次”:人类首次实现月球背面软着陆和巡视勘察；首次实现地月L2点中继星对地对月的测控、数据传输中继。

嫦娥四号与嫦娥三号的身形和“骨架”相同,携带的装备却大为不同。为增进国际交流与合作,扩大开放共享,嫦娥四号任务中,与荷兰、德国、瑞典、沙特开展了4项科学载荷方面的国际合作,搭载了3项由哈尔滨工业大学、中山大学、重庆大学等国内高校研制的科学技术试验项目。

相比嫦娥三号着陆区是月球正面地势较为开阔、平坦的虹湾,中国航天科技集团五院嫦娥四号探测器副总师吴学英介绍,嫦娥四号的主着陆区为月球背面靠近南极一个叫冯·卡门撞击坑的地方,这里着陆区面积比虹湾地区小了许多,嫦娥四号着陆器在凸凹不平的地方软着陆,需要具有比嫦娥三号更准确的着陆精度。

同样,对于落在月球背面、没有任何通信信号的嫦娥四号来说,通信显得难上加难。它无法像嫦娥三号那样直接和地球上的“亲人们”取得联系,“飞鸽传书”的任务就落到“鹊桥”中继卫星的肩上。“鹊桥”中继星于2018年5月21日在西昌卫星发射中心由长征四号丙遥二十七运载火箭成功发射,进入环地月拉格朗日L2点使命轨道,目前状态正常。由“鹊桥”中继卫星实施与地面的通信信号“接力”,嫦娥四号才得以与地球保持联络。

据新华社综合整理