“嫦娥四号”下半年奔月，这次是从背面上去

中国计划在今年下半年发射嫦娥四号月球探测器，这将首次实现人类探测器在月球背面的软着陆。昨天，月球探测项目总设计师吴院士解释说，月球背面探测不仅有利于月球的全面探测，而且可以在电磁波的静区探测宇宙起源的信号。

今年4月24日是第三个“中国太空日”。昨天，中国航天日北京分会在中国科学技术博物馆举行。吴向公众介绍了与嫦娥四号有关的科学问题。

嫦娥四号探月已经成为今年中国公众广泛关注的太空任务。嫦娥四号任务也被列入《自然》杂志网站上列出的2018年科技活动。

记者从国防科工获悉，嫦娥四号包括一颗中继卫星、一个着陆器和一个探测车(简称探测车组件)。中继卫星计划于今年上半年发射，将到达拉格朗日L2(地球-月球引力平衡点)，实现测控通信和探测器与地面之间的数据传输。

月球车组件计划于今年下半年发射，并将抵达月球背面，对月球底部的低频射电天文学、月球背面月球车区域的地形和矿物成分以及月球车区域的浅层结构进行科学探索和研究。它有望获得许多原创性的科学成果。

除了中国的探索任务，嫦娥四号还将执行“全球任务”。目前，已确认将携带四个国际合作科学有效载荷，即荷兰低射频电子探测器、德国月球中子和辐射剂量探测器、瑞典中性原子探测器和沙特卫星小型光学成像探测器。

为什么软着陆在月球背面？

电磁噪声的隔离可以探测到宇宙中早期短波信号的形成。

月球的公转和自转是27.3天，这是由地球对月球的“潮汐锁定”造成的。加上天平动的影响，地球只能观测到月球表面的大约59%。换句话说，月球背面的41%总是被月球挡住。

这些特征为月球背面探测带来了许多独特的科学价值。吴说，月球背面避开了来自地球的大量电磁干扰，处于电磁波的“安静区”。在这样干净的环境中，探测器可以接收到更微弱的信号，比如宇宙形成初期发出的短波。

“这些低频短波可以帮助我们研究宇宙的起源。它在月球的前方无法被探测到，因为它接收到电磁噪音。”中国科学院国家天文台的研究员郑永春说。

目前，世界上已经进行了120多次探月活动，但还没有探测器在月球背面着陆。吴说，如果你想深入探索月球的奥秘，你必须去那里。目前，中国有条件也有能力在月球背面进行软着陆探索，力争成为世界第一。

此外，美国航空航天学会会员、“小火箭”工作室创始人邢强表示，月球背面的土壤和岩石还没有被人类触摸过。进一步的探索和分析可以为地球和月球的早期形成机制提供更详细的研究资料。

在历史上，苏联月球探测器2号第一次拍摄月球背面是在1959年。1968年，美国阿波罗8号宇宙飞船第一次带人类去看月球背面。目前，关于月球背面最详细的信息来自美国月球侦察轨道器(LRO)，它于2009年进入轨道。

在月球背面着陆有什么困难？

在山区很难着陆，将发射中继卫星来建立地月通信。

嫦娥一号和嫦娥二号都在轨道上拍摄了月球背面的照片。嫦娥二号以7米的分辨率拍摄了月球表面的全景照片。通过这些照片和数据，科学家发现月球背面的地形比正面复杂得多，有更多的“山”和更多的“谷”。

郑永春说，这是因为月球被大量小行星撞击，形成了许多深坑，看起来像是大量的环形山。

复杂的地形给嫦娥四号的着陆带来了更多的困难。吴打了个比方:“嫦娥三号相当于降落在华北平原，嫦娥四号相当于降落在云贵川山区。”

同时，遥测和控制也是一个难题。电磁波只能直线传播。当探测器飞到地球看不见的月球背面时，它如何与地球建立联系？

科学家将使用中继卫星来解决这个问题。在嫦娥四号发射之前，中国将在下个月首先发射一颗中继卫星，它将位于拉格朗日L2，距离地球中心约45万公里，距离月球中心约6.5万公里。据邢强介绍，拉格朗日L2点位于地球球心和月球球心连线上的一个特定位置，靠近月球。通俗地说，这一点可以“看到”地球和月球，从而成为嫦娥四号和地球之间的一个信息传输站。

中国科学家对拉格朗日L2并不陌生。嫦娥二号卫星于2010年发射，在完成既定的月球探测任务后，继续向深空飞行，到达并环绕拉格朗日L2。它携带的四个科学仪器在这个位置进行了联合探测，填补了我国在地球远磁尾区离子能谱、太阳耀斑爆炸和宇宙γ暴科学探测方面的空白。

邢强表示，在月球探测中使用中继通信技术也是对深空探测和Ad Astra技术的验证。

中国展示无人值守月球研究站建设

中国现在已经展示了一个长期的月球探索和发展计划。

在去年举行的第七届国际空间技术创新大会上，国家航天局月球探测与空间工程中心的相关官员透露，中国正在进行月球研究站的演示。月球研究站将是一个长期能源供应、自主运行和无人值守的月球基础设施，未来将主要以机器人为基础开展科学研究和技术测试。

“建立科学研究站的原因是有些工作需要很长时间才能产生结果。依靠科学研究站，我们可以在更长的时间内开展科学研究、能源开发和其他任务。”航天专家庞志浩说，月球探测可分为三种类型:月球探测、月球着陆和月球停留。月球站可以采取无人科研基地和有人月球基地的形式。

庞志浩解释说，月球是天文探索的理想环境，因为它没有大气屏障，振动很小。月球科学研究站的建立也可以利用月球作为基地来进行地球和深空的探索，并成为通往遥远深空的跳板。