12 月 8 日，長征三號乙運載火箭將在西昌衛星發射中心搭載嫦娥四號計劃的著陸器和月球車發射升空。嫦娥四號計劃有望實現人類首次在月球背面投放著陸器和月球車，並將首次實現人類航天器在地月 L2 點對地對月中繼通信。
由於月球繞地球公轉的週期和月球自轉的週期相同，月球始終以同一面面對地球，人類一直對月球的另外一面知之甚少。此前通過發射月球衛星進行遙感觀測，科學家發現月球背面和正面有著明顯的差異：背面的地殼比正面著厚得多、古老得多，而且有更多、更深的隕石坑。
月球正反兩面為什麼有這麼大的差異？這個問題目前仍然困擾著科學家，而嫦娥四號計劃有望通過讓探測器在月球背面著陸，幫助我們解答這個謎題。不過要實現這個雄心勃勃的計劃，科學家們面臨著不小的挑戰。
首先是月球表面複雜的地面狀況和極端的溫差。之前嫦娥三號月球車“玉兔號”就曾因為月球晝夜的極端溫差，出現了電纜短路的問題。為了應對這樣極端的情況，嫦娥四號月球車在運動安全、能源供給、科學探測、測控通信等方面均作了特殊設計。比如為月球車配備了同位素熱源，保障儀器設備在月夜零下 180℃ 的極端低溫中也不會凍壞，並吸收了“玉兔號”的經驗，針對電纜進行了設計改進。
極大的溫差、複雜的地況還不是嫦娥四號計劃面對的最大難題。最大的難題來自於通信——如何在月球的背面實現著陸器、月球車和地球之間的通信。由於著陸器、月球車所在的月球背面無法與地球的控制中心直接通信，要解決這個問題必須要有一個負責傳遞信息的“信使”。
今年 5 月 21 日在西昌衛星發射中心升空的中繼衛星“鵲橋”就擔當了連接地球和月球之間的“信使”。6 月 14 日“鵲橋”成功進入了距月球約 6.5 萬公里的地月拉格朗日 L2 點的暈軌道上，成為世界首顆運行在地月 L2 暈軌道的衛星。“鵲橋”所在的這個名字有些拗口的位置，經過了科學家的精心安排。在這個位置上，由地球和月球的引力之和所提供的向心力，可以讓“鵲橋”以最少的能量跟隨月球環繞地球飛行，同時實現月球背面與地球之間的通信。為了實現最好的通信質量，中國科學家還在“鵲橋”安裝了展開直徑達 4.2 米的傘狀天線，這是人類深空探測史上口徑最大的通信天線。
按照計劃，嫦娥四號探測器將在月球南極的艾肯盆地（Aitken basin）內的馮·卡門隕石坑（Von Kármán crater）著陸。該隕石坑是月球上最大、最深且最為最古老的撞擊構造。發生在這裡的古老撞擊可能把月球上地幔的物質帶到了地表，科學家希望通過裝載在月球車上的光學成像儀器，確認這一想法，並分析月球土壤的成分。月球車還裝載有能探測地下 100 米情況的探地雷達。結合著陸器和月球車拍攝的月球表面圖像加上探地雷達的數據，科學家們將進一步理解那些曾經發生在月球上的撞擊過程。
明年，中國將開展更具野心的嫦娥五號計劃——探索風暴洋（Oceanus Procellarum）。風暴洋位於月球的近地面，是月球上最大的月海，由火山噴發湧出的古老玄武岩構成，形成於 31-35 億年前，此前還沒有被人類的探測器探測過。中國的科學家打算通過嫦娥五號計劃，將風暴洋的土壤和岩石樣本帶回地球。
題圖來自：PublicDomainPictures
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