揭秘！嫦娥四号将落在月球背面哪个点？

嫦娥四号将落在月球背面哪个点？

■解放军报记者 段江山 张 新 邹维荣 韩阜业

△探月工程嫦娥四号任务着陆器（资料图）

千百年来，月亮带给人们无尽想象，寄托着人们的“悲欢离合”。人们尝试通过肉眼或者机械镜头接近它，美国人甚至成功踏上了它的领地，但“月之暗面”的谜底从未有人揭晓。

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。所以我们在地球上只能看见月球的正面，而背面总是看不见。

虽然难以看到，月球背面的科学探测意义却很重大。那里避开了来自地球的大量电磁干扰，处于一种电磁波“宁静区”。在这样“干净”的电磁环境中，探测器可以接收到更多微弱信号，例如宇宙形成早期发出的短波。

人类通过多次环月探测发现，月球背面分布着大大小小的天体撞击坑。这片神秘区域到底经历过怎样的天体活动？

科学家分析，这些撞击坑有的在几十亿年前生成。能否通过它们找到宇宙起源的蛛丝马迹？

嫦娥四号在月背成功着陆后，有望为解开这些谜题迈出关键一步。

月球的背面有什么

至今，还没有宇航员或月球车登上月球的背面。对于月球背面的情况，我们只能通过苏联和美国探测器传回的照片进行推断。

△1959年，人类首次远远一窥月球背面的模样。图像由苏联“月球三号”拍摄。

无论从物质成分、形貌构造，还是岩石年龄上对比，月球正面和背面都有很大的差异。

如果把月球背面比作人的“面孔”，那这张“面孔”并不漂亮——那是一张“麻子脸”。月球背面陨石坑的数量比月球正面要多得多，放眼望去随处可见。

从形貌构造上看，月球背面陨石撞击坑的密度明显大于正面。密密麻麻的陨石坑似乎能够说明，月球背面由于毫无遮拦地暴露在太空里，因而遭遇了大量天体的直接撞击。

经年累月，月球就像一个“盾牌”，为地球挡住陨石，“守护”地球的安全。

月球正面相对平坦，地势起伏主要以绵延的山峦为主。相比之下，月背的“皱纹”更多，布满了沟壑、峡谷和悬崖，地势更加复杂险峻。

这张“面孔”还有几处比较大的“痤疮”。暗斑中的物质与月面的普通物质相比有很大的不同。至于这些物质的成分，正是嫦娥四号此次探测的任务之一。

月球背面还是个“厚脸皮”。它的月壳从整体来讲比正面要厚。导致月壳厚度不一样的原因众说纷纭，目前还是天文学界的未解之谜。

不过，“厚脸皮”为月球背面的“白肤色”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。

科学家研究认为，月球正面的月壳很薄，暗色的熔岩很容易破缝流淌在表面。由于月球背面的月壳很厚，熔岩无法溢出，所以颜色比正面要“白皙”得多。

月球上共有22个月海。其中19个月海都分布在月球正面，只有莫斯科海、智海、东海这3个很小的月海分布在背面。

从成分上看，月球正面的月海玄武岩覆盖面积约占正面的60%，而背面几乎都是高地斜长岩。从地质年龄上看，月球背面也比月球正面要古老。月球背面的古老地层中，也许蕴藏了月球、地球甚至太阳系形成的秘密。

此外，月球背面还具有独特的电磁环境。由于受到月球本身的遮挡，月球背面几乎不受来自地球的磁干扰。这使得月背处于一种非常“干净”的磁环境中。

与此同时，月球背面也完全暴露在太阳风和各种宇宙射线之下。这既是对着陆月球背面的探测器的巨大考验，也是未来太空观测所需要的独特观测环境。

着陆月球背面将面临哪些挑战

由于月球背面的独特性，着陆月球背面并非易事。从上世纪50年代开始，人类向月球发射了100多次探测器，但还从没有探测器在月球背面着陆开展就位探测。

1962年4月26日，美国“徘徊者4号”探测器撞击月球背面。它成为首个在月球背面硬着陆的探测器，但并未传回任何数据。

嫦娥四号将面临比以往探月任务更大的挑战。由于月球背面山峰林立，陨石坑密布，很难找出大一些、平坦一些的地方。

相对于嫦娥三号着陆的虹湾地区，嫦娥四号着陆器在凹凸不平、面积狭小的地方着陆，需要具有比嫦娥三号更准确的着陆精度。

精准着陆需要快速高效的深空测控通信系统。由于月球正面的遮挡，月球背面没有通信信号，无法与地球实时通信。因此，嫦娥四号与地面的通信联络要由“鹊桥”中继卫星担任，借助“架设”在地月拉格朗日L2点的中继卫星，实施与地面的通信信号“接力”。

落月过程，地球上无法直接看见，所有的信息都需要在中继星“鹊桥”的中转下完成传输，这无疑大大增加了落月任务的风险。因为整个落月过程由我国航天器制导、导航与控制系统自主操控，加之回传画面的延迟，所以对地面人员来说，嫦娥四号的着陆过程近乎是“盲降”。

由于月球背面崎岖不平，嫦娥四号着陆成功后，巡视器行进过程中同样将要面对很多挑战。

据了解，嫦娥三号月球正面着陆区地形起伏仅800米，而嫦娥四号月球背面着陆区地形起伏达到了6000米。简单来说，嫦娥三号落的是平原，嫦娥四号去的是山区。

为了使嫦娥四号巡视器能在月球背面正常开展巡视探测，科研团队在嫦娥三号的基础上，对巡视器移动能力进行了强化。

特别是在巡视器应对意外状况方面，科研人员开展了多项系统试验，并把每一个试验变化分解成多个环节，逐一开展详细验证。他们对石块落入车轮内部、驱动机构频繁启停，以及巡视器极限移动等状况均进行了逐一测试，对巡视器的移动速度、距离、越障能力等状态和参数，进行充分的地面力学分析和验证，并形成了应对方案。

为了提升嫦娥四号巡视器的通过性、机动性以及地形适应性，科研人员还提升了巡视器的“智能”水平和“自主性”，使其具有一定的障碍识别和自主避障能力。

此外，嫦娥四号还将面对月球背面更加猛烈的太阳风和宇宙射线的冲击。为使嫦娥四号经受住这些考验，科研人员对嫦娥四号的相关电子元器件都进行了强化。

△月球车（资料图）

为什么要选择在艾特肯盆地着陆

此次嫦娥四号任务，将实现人类探测器首次在月球背面软着陆和巡视。着陆区域——艾特肯盆地，是月球背面一座巨大的撞击陨石坑。

△月球的南极-艾托肯盆地，它是月球背面一座巨大的撞击陨石坑。

科研人员正是出于一系列精密的科学研究考虑，将嫦娥四号的着陆地点选在艾特肯盆地。欧洲人很早就提出想去艾特肯盆地进行就位探测的设想，但由于各种原因没有实施。

根据目前的划分，月球分为三大地体，即克里普岩地体、斜长高地岩地体、艾特肯盆地地体。前两个地体，美国、苏联都着陆巡视探测过，只有艾特肯盆地地体没有人类探测器近距离就位探测过。

因此，就近距离巡视探测而言，这块区域目前属于“处女地”。嫦娥四号着陆在这一区域，在科学上必然会有很多新的发现。

在整个太阳系固体天体中，艾特肯盆地是最大最深的盆地。这个盆地直径大概2500公里，深度约12公里。

一个深度约12公里的地质剖面，是非常好的研究对象。嫦娥四号在艾特肯盆地开展探测，就可以获取月球深部物质的信息，相信会在科学上有很大的惊喜。

总体上，月球背面的岩石更加古老。从时间维度上，若我们获取更古老的岩石样本，对我们了解月球的演化过程会有很大的帮助。

天文学家一直梦想能够进行低频射电天文观测，更深入地探索宇宙奥秘。然而，由于地球磁场和大气的屏蔽作用，在地面上无法开展低频射电天文观测。在月球正面开展低频射电天文观测也受到地球磁环境的干扰，观测效果不佳。而磁环境非常“干净”的月球背面，则是开展低频射电天文观测的绝佳区域。

嫦娥四号着陆器在月球背面软着陆后，将开展月基低频射电天文观测研究，预期还可以获得一批原创性、领先世界的科学成果。这些成果将填补射电天文领域在低频观测段的空白，促进对月球早期演化历史的新认知，对研究地球的早期历史也有重要价值，从而推动月球天文观测科学研究的深入。

我们都知道，月球蕴藏着丰富的矿产和能源资源，开发和利用月球资源是人类进行月球探测的源动力之一。

虽然月球背面与正面一样，都存在着含量丰富的矿产资源，但由于地球遮挡了侵袭月球正面的太阳风，月球背面毫无遮拦。因此，科学家估计月球背面的月海中，可能会有比正面浓度更高的核聚变材料氦-3。

通过嫦娥四号对艾特肯盆地的地形地貌、矿物组份、巡视区浅层结构、地幔物质等进行科学探测与研究，将为月球资源的开发利用提供极有价值的第一手资料，推动月球资源开发利用研究进程。

任务艰巨，使命光荣。嫦娥四号实现在月球背面的软着陆，将是中国航天创造的又一个人类首次。任务的成功将为建设航天强国迈出重要一步，同时也将把我国航天技术提升到一个新的高度。

世界探月的“点坐标”

人类探索月球背面大事记

1959年10月4日，苏联发射月球3号探测器，它成功拍下了世界上第一张月球背面照片。

1962年4月26日，美国“徘徊者4号”探测器撞击月球背面。它成为首个在月球背面硬着陆的探测器，但并未传回任何数据。

1968年12月，美国阿波罗8号的宇航员成为第一批用肉眼观测月球背面的幸运儿。

2010年12月21日，美国国家航空航天局发射了“月球勘测轨道器”，拍摄了迄今为止最清晰的月球背面照片。

（程锡南、陈朴整理）

本文刊于2018年12月28日《解放军报》

“探月特刊”版

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（整理：王崴）

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