嫦娥四號為什麼要登陸到月球背面?

火星叔叔鄭永春


一、月球背面有什麼科學價值?

1、能源夢想:月球可以提供許多能量“接力”的物質,比如太陽能(因為月球本身的空氣十分稀薄,因此太陽能可以直接利用),比如氦3這種可長期使用的、清潔而安全的可控核聚變燃料(氦3在月球上的儲量在100萬噸到500萬噸之間,而幾十噸氦3即可維持地球一年的能量需求)。這種豐富的能源,對於能源逐漸枯竭的地球,當然十分重要。

2、中國科技實力的證明:“嫦娥一號”的升空對國家安全來說具有更顯著的意義,如果探月成功,甚至把太空作為一個研究太空的基地,那麼也就等於搶佔了制高點。在太空研究上佔主要地位,如果中國在月球上站穩腳跟,具備了一定的研究能力和自己的空間站,一旦將來在太空領域產生安全方面的隱患,就可能提前被發現。

二、為什麼難以登陸?

8月15日,探月工程副總指揮、國家國防科工局探月與航天工程中心主任劉繼忠表示,實現在月球背面軟著陸和巡視探測,是工程技術和空間科學的雙重跨越和創新。具體來看——首先,因為月球整體的阻攔,使月球背面成為與地面通信和測控的禁區。我國於2018年5月21日在西昌衛星發射中心發射了“鵲橋”中繼衛星,目前工作在距月球約6.5萬公里的地月拉格朗日L2點使命軌道,將為落在月球背面的嫦娥四號月球探測器提供地月中繼測控和數傳服務。其次,由於月球正面屏蔽了地球的無線電干擾,月球背面的電磁環境乾淨,為開展空間科學領域最前沿的低頻射電天文觀測與研究提供了理想場所。


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嫦娥四號的中繼星剛發射成功,發射它的目的就是要滿足嫦娥四號登陸到月球背面之後信號的中繼傳輸的問題。因為在月球背面飛行和著陸的探測器會由於月球的阻擋而不能直接與地球上面的操控人員進行聯繫,所以在發射嫦娥四號前要發射一顆中繼衛星 ,那麼我國發射嫦娥四號為什麼要選擇月球背面作為登陸地呢?我認為主要有三個目的。



第一個目的,開展深空射電觀測。

在整個地月系中,沒有比月球背面更好的深空觀測環境了,這裡沒有地球上反射的光線,在不受太陽光照射的時候,幾乎不會受到其他較強電磁波的干擾,也不會受到人類發射的各種無線電波和光線的干擾,可以說是非常的寧靜,可以監聽到地球上根本聽不到的宇宙微弱電磁信號,而且這裡有著眾多的環形山,具有建設巨型射電望遠鏡的最佳條件,是天文學家夢寐以求的深空天文觀測之地,可以為宇宙起源,外星生命和文明尋找,宇宙中的天體演化等等方面提供進一步的觀測資料。



第二個目的,建立星球探索中轉基地。

由於地月潮汐的作用,月球已被地球鎖定,永遠一面向著地球,因此月球的背面將會時刻背向地球,如果從這裡出發進行行星間的有人探測、開發和旅行,由於月球引力小和圍繞地球運行的原因,那麼飛船的發射相對將會省力一些,因此在月球的背面建立行星間的星球探索中轉基地也將是一個理想的選擇。


第三個目的:首次探測月球背面環境和地質情況。

在未曾有人涉足的地方,你第一個做了,你才有權利對別人說自古以來。月球表面是人類至今未曾涉足的地方,美國人雖然有多次登月活動,但都沒有去月球的背面,我們的嫦娥四號登陸月球,也是人類探測器第一次在這個地方著陸,並且這裡的地質情況與月球對向地球的一面有所不同,比如這裡更多地遭受了小行星的撞擊,研究這裡的地形地貌,地質情況,和月壤成分等對於小行星的活動,乃至月球和地球的形成,都具有重要的輔助意義。


所以相對於在月球正面登陸而言,嫦娥四號選擇月球背面登陸也具有很重要的意義,而且也可以說是一種別具匠心的選擇。


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首先,我們熱烈祝賀嫦娥四號發射成功!

嫦娥四號即將在月球背面實施軟著陸,這在人類歷史上尚屬首次。在以往各個航天大國的登月活動中,都無一例外選擇在月球正面實施著陸,嫦娥四號登月毫無疑問標誌著我國在該領域內的探索又跨出了巨大一步,同時也開啟了人類探訪月球背面的大門。此前,嫦娥一號、二號都是進行繞月探測,嫦娥一號在任務結束後已經在月球表面實施硬著陸,也就是直接撞向月球;嫦娥二號除了進行繞月探測之外,主要是為嫦娥三號登月選址;2013年12月24日,嫦娥三號在月球表面實施軟著陸。

之所以選擇在月球背面登陸,除了因為它是一塊人類的禁地之外,還有很多有利於科研探測的實實在在的好處。首先是干擾小,月球背面無法受到來自地球方向的各種電磁干擾,有人說月球背面不受太陽光照射這是錯誤的;其次是月球背面的地質環境值得研究,月球背面與正面的地質環境有所不同,想要摸清球,光研究正面是不行的;再者,據說未來可能在月球背面建立星際探索的中轉基地,直接在月球背面發射各種飛行器。此外,各種陰謀論宣揚月球背面有外星人的基地,這讓月球背面的神秘色彩更加濃重,進一步激發了人類探測月球背面的想法。

上面說到,月球背面無法受到來自地球的電磁干擾,那我們如何與嫦娥四號進行通信呢?解決辦法就是搭一座“鵲橋”,“鵲橋”是嫦娥四號的中繼衛星,它被事先放在拉格朗日(L2)點上,保證嫦娥四號與地球的聯繫。但是傳輸數據時會有一個短暫的延時,這就需要著陸器必須要有自主工作能力。


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1972年,阿波羅17號完成人類最後一次登月之後,地質學家、阿波羅17號宇航員——哈里森.施密特曾建議美國國家航空航天局,儘快發射阿波羅18號飛船,登陸到月球背面的齊奧爾科夫斯基撞擊坑考察。遺憾的是,阿波羅登月計劃就此中止,阿波羅18號並沒有實施,登陸月球背面的願望也一直無法實現。那麼,嫦娥四號為什麼要去月球背面,登陸月球背面比登陸正面的技術難度是否會更大?

在月球背面飛行和著陸的探測器,由於月球本身的阻擋,不能直接與地球進行通信。地面控制人員無法瞭解飛船的運行狀況,也無法把測控信號傳輸給飛船,進行各種飛行姿態操作。如果是在月球上空數十至數百千米高度飛行的探月衛星,在通信中斷的情況下,還可以依照慣性保持原姿態繼續飛行。但是,對於在背面著陸的月球車和登月艙,如果沒有地面控制人員經常監測飛行軌道,發送控制信號,就無法實現安全著陸。所以,嫦娥四號要安全著陸,首先需要發射一顆中繼衛星 ,探測器和地面控制信號均通過中繼衛星轉發給對方。

月球背面是開展射電觀測的好地方!

對天文學家而言,月球背面是一片難得的寧靜之地。由於宇宙中的天體離我們十分遙遠,電磁信號十分微弱。所以,天文學家很希望在完全寧靜的地區建造望遠鏡,監聽來自宇宙的微弱電磁信號。在地球上,我們日常生產生活的電磁環境對射電觀測產生了大量的干擾。而在月球背面,月球本身阻擋了來自地球的各種干擾信號,因而可以監測到地球上無法分辨的電磁信號。這些信號將為研究外星生命、恆星起源和星雲演化提供重要資料。

除此之外,月球背面的地質狀況不同於月球正面,那裡更古老,保留著月球形成之初的原始狀態,對研究月球和地球的早期地質歷史具有重要價值。由於風霜雨雪和地質運動,這些早期地質歷史在地球上早已消失殆盡,而在月球上保存完好。


火星叔叔鄭永春


由於地球和月球之間的力的相互作用,月球的自轉和公轉週期相同,這意味著地球上的我們看到的永遠是它的同一面。這種現象叫作潮汐鎖定,而能夠被我們看到的一面,被稱為月球的正面,另一面則被稱為月球的背面。它就好像是月球神秘的背影,人類對其知之甚少。

1959年,蘇聯月球3號探測器環繞月球飛行並拍照,第一次為世人展現了它的樣貌。然而直至今日,人類尚未實現任何探測器在月球背面著陸。嫦娥4號計劃的實施將彌補這一空白。

然而登陸月球背面有許多挑戰。其中之一便是著陸器與地球指揮中心的通信如何實現。由於通信信號在宇宙中沿直線傳播,和光線類似,因此我們無法直接與月球背面的設備進行通信(就好像我們不能直接看到月球背面)。工程師們必須想辦法在太空中架起一個“橋樑”,讓它能夠同時與地面指揮中心和嫦娥4號通信。

這個橋樑就是提前升空的“鵲橋”中繼衛星。它將圍繞著位於地球與月球連線的延長線上(月球外側)的第二拉格朗日點(L2),在跟隨月球運動的同時沿光暈軌道進行運動,實現中繼通信。這一中繼通信構想最早於1967年提出,美國宇航局曾計劃在阿波羅17號任務中實施,但受限於當時的技術未能實現。如果“鵲橋”順利入軌,將是世界上第一顆成功在地月L2點使用光暈軌道運動的衛星。


天馬行文


由於潮汐鎖定現象,月球背面一直背對著地球,所以地球上的我們沒有辦法直接觀測到那裡。迄今為止,能夠看到月球背面的只有繞月飛行的探測器以及當年的阿波羅宇航員。直到現在,還沒有任何探測器或者人類在月球表面登陸。因此,月球背面一直十分神秘,嫦娥四號就是為了登陸月球背面去做開創性的研究。

至於為什麼很難登陸月球背面,這與我們在地球上看不到月球背面的原因是一樣的,月球背面會擋住信號,阻隔了探測器與地球進行實時通信。為了解決這樣的問題,需要有一顆中繼衛星。在今年5月份,我國已經成功發射了鵲橋號中繼衛星,它運行在遠離月球的地月第二拉格朗日點(L2)的暈軌道上,在這裡傳輸信號不會被月球擋住。

預計在今年12月份,嫦娥四號將會發射升空,並在不久後實施月球背面的軟著陸任務,這將會是人類太空探索史上的一個里程碑。此外,嫦娥四號攜帶的月球車剛剛開始了徵求名字的活動,大家可以嘗試給月球車起名字,最終採納的名字將會在今年10月份公佈。


火星一號



嫦娥四號是我國嫦娥工程的一部分,嫦娥工程的最終目的是在月球建立基地,而在這之前就需要對月球進行全方位的探測,在嫦娥三號攜帶玉兔號月球車著陸月球正面後,作為嫦娥三號的備份星,嫦娥四號就擔任了人類有史以來第一次登陸月球背面的任務。

長久以來人類對月球背面的瞭解非常少,一大原因就是月球由於潮汐鎖定的原因一直無法被直接看到,雖然前蘇聯和美國都拍攝了很多月球背面的照片,但是從來沒有真正登陸過月球背面,因為月球背面和地球隔了一整個月球,所以是無法和地球進行直接通訊的。


我國為了解決月球背面的通訊問題,在今年的5月21日發射了鵲橋號中繼衛星,專門用於的嫦娥四號和地球的通訊。

月球背面長期以來就被謠傳說存在外星人的基地,時至今日這種謠言仍舊大行其道,不過月球背面確實有月球正面所沒有的優點,由於月球背面長期背向地球,地球上的電磁波不會影響到月球背面,所以月球背面也是絕佳的射電望遠鏡觀測地點,還有一點是月球背面密密麻麻的撞擊坑可以讓人們瞭解月球的形成之謎。

我國在嫦娥四號後的嫦娥五號將著落月球探測取樣後再返回地球,保守估計我國將在2030年前後登上月球並返回,本世紀中葉我國就將在月球上建立基地。


宇宙探索未解之迷


嫦娥四號為什麼要登陸到月球背面?

馬上要發射嫦娥四號了,簡單說幾句吧。我想原因有以下幾點。

第一,嫦娥三號太成功了,嫦娥四號作為備份星失去科學目標。

為了確保萬無一失,很多重要任務都有備份,這是我國的慣例。嫦娥四號作嫦娥三號的備份,原計劃除了在地面用它為嫦娥三號執行任務提供技術支持外,就是為了嫦娥三號任務一旦失敗,可以在短期內再來一次。也就是說三號任務如果圓滿完成,有可能就不需要發射四號了,這也是國家從經濟方面的考量。而現在的情況是嫦娥三號任務完成的很好,除了月球車出了點故障,其他該驗證的技術、實驗和探測都達到預期目標。



這樣一來嫦娥四號就暫時失去科學目標,為了它的存在價值國家需重新考量,當然從國家長遠規劃上對這種情況肯定早有考慮,那就是變化之道,存乎一心。原則上四號不能是三號的簡單重複,要提高難度,迎接新挑戰,驗證更多的技術。嫦娥四號就是個月球著陸器加巡視器,它的功能只能落月,要想有難度挑戰,那自然是到月球遠端――背面。

第二,沒有任何國家去著陸過月球背面,我們中國要做第一。

據說由於潮汐鎖定,月球總是一個面對著我們地球,而另一個面總是揹著我們,由於月球背面沒法通信,因此地面上任何觀測設備都無法看到月球背面,雖然人類發射了一些月球探測器去探測過月背,對月背有了初步的認識,但至今為止還沒有任何國家在月球背面著陸探測過,美國的阿波羅載人登月和前蘇聯的採樣返回都是在月球正面。咱們國家這次要能成功著陸月球背面意義非凡。必將對月背有更加深入的認識,為了能夠順利實現這一偉大目標,我國先於今年5月21日發射地月中繼衛星――鵲橋來解決月球背面無法通信的問題,


這也是世界上首個地月中繼衛星,它被放置在地月拉格朗日L2點,承擔地球和月球背面的雙向通信。

第三,月球背面很神秘,有太多的未解之謎和傳說猜測需要解答。

自從伽利略發明望遠鏡觀測月球開始,種種古老傳說被賦予了新的猜測,有人說月球是空心的,它是外星人的飛船,數萬年前來到地球上方,它和地球之間用物相連,飛船的入口在月球背面,月球人住在月球的背面,數萬年前月球人內訌,發生了可怕的核戰爭,月球飛船因而受到損壞,月球背面被炸燬,炸斷了和地球的連接,月球開始慢慢遠離地球到現在這個位置。後來月球人一方取得勝利,開始修復月球,為了修復月球,月球人動用了十艘類似月球大小的飛船從外星運來材料,把這些材料治煉成特殊金屬注入被炸燬的月球背面,這個事件對應著我國的神話傳說――女媧補天。



而十艘修補月球的飛船對應著神話傳說――后羿射日中的十個“太陽”。而金屬填補月背就造成了現在月球背面和正面不一樣的原因,月球背面月海少……。據說月球被炸燬的地方就是月球背面南極附近的艾託肯盆地,這次嫦娥四號去的就是背面的艾託肯盆地,事情到底如何,這下可以一探究竟,一些傳說猜測也許會煙消雲散。更何況月球背面有那麼多以中國人名字命名的環形山:石申、祖沖之、張衡、萬戶等。

最後咱們再說一點探測著陸月球背面的科學價值:

1,經科學家研究表明,南極艾託肯盆地是一個巨大的撞擊事件造成的,它是直徑達2400千米的坑洞,這次撞擊的大小已經深入月球表面,從這個地點探測的樣本可以獲得關於月球內部的資訊。這次我國就將嫦娥四號著陸於此,可見科學價值。
2,因為侵襲月球正面的太陽風為地球所遮擋,所以月球正面獲得的氦3數量有限,估計月球背面月海會有月球表面氦3濃度,相對而言這種同位素在地球上非常罕見。這是很好的核融合反應堆燃料,這種物質的存在給了在月球主張建立基地的支持者一個很好的理由。3,艾託肯盆地有著月球上最低的高度和薄的地殼,但為什麼不象月球正面風暴洋一樣有劇烈的火山活動?這些都有待嫦娥四號去探索。


物原愛牛毛1


中國探月計劃,嫦娥一、二、三號探測器均圓滿完成既定目標。

嫦娥四號月球探測器原為嫦娥三號月球探測器備用替代品,按計劃於18年上半年發射中繼星,下半年發射嫦娥四號月球探測器,將搭載長征三號乙型運載火箭


升空,在月球背面軟著陸,


並派遣月球車進行月面巡視,考驗月夜生存能力以及對月球表面地貌與地質結構、化學成分、月球內部構造


進行詳細檢測為以後的載人登月計劃創造良好條件

如果嫦娥四號進展順利,將成為我國第一個地外著陸巡視探測器,為以後的深空測探遙感指控技術做出貢獻,由於著陸地點位於月球背面,遙感指控信號會受到一定影響,月球背面非常適合做低頻射電實驗,估計到時候會做一些科學實驗,


後續的嫦娥五、六號探測器將完成載人登月壯舉,










並建設可以提供用作星際移民中轉站和用作科學實驗的月亮城,








月亮城建好後,利用月球引力小的先天優勢發射載人飛船前往火星進行科學探索,


建立火星科技生活城,尋求改造火星讓其成為地球文明的第二故鄉,


並通過數百年的努力讓火星變成生機盎然的生命之星。








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嫦娥四號為什麼要登陸到月球背面?

其實這是一個熱門與科研的雙重選擇的地點,畢竟月球表面有太多的選擇餘地,但嫦娥三號的順利實施,假如再來一次正面似乎有些審美疲勞,不妨選擇月球背面,而且此次月球背面的登陸有如下幾大看點!

一、檢驗深空探測的通信中繼技術

絕大部分朋友都很清楚,被潮汐鎖定的月球一面永遠都朝向地球,因此在月球背面登陸需要能同時看到地球與月球背面的環繞L2點HALO軌道的中繼通信衛星支持!

鵲橋中繼通訊衛星的拋物面天線直徑高達4.2M,是探測器裝載過的最大直徑通訊天線!當然這也是是為2025的UNICON通聯深空的中繼通訊星座做預演,儘管UNICON星座的建設仍是個未知數,但如果建成對在太陽系內的深空深空探測意義十分重大!

二、太陽系天體以及月球的起源

嫦娥四號登陸月球背面的艾肯特盆地是太陽系內最大的撞擊坑,其直徑接近2500千米,深達13千米,從最高到最低的高差超過16KM,深達月球地幔.....大量的月球地幔物質暴露表面,這對於月球的起源研究有著不可替代的優勢

馮卡門撞擊坑,就是嫦娥四號真正登陸的地點,可能大家都會認為是艾肯特盤地,但事實上嫦娥四號登陸的是艾肯特盤地內的馮卡門撞擊坑!

馮卡門撞擊坑在月球背面的位置

三、月球背面的深空射電觀測

與地球上嘈雜的電磁環境比較起來,月球背面是無比純淨的,要不然也不需要“鵲橋”中繼了是不?但嫦娥四號的射電觀測口徑不可能太大,只能做一些嘗試性的觀測,以評估未來在月球背面建立射電觀測基地的可能!

四、最後就是要去開拓前人未有開拓過的處女地

月球背面從來都只有路過而非曾有過觸摸,此次嫦娥四號直達月背,無論對於技術的驗證還是在輿論界對於中國航天的形象,無疑是重大加分和加粉,首次月球背面的探測將會在全球深空探測界和民間科學愛好者心中留下深刻的印象,因此對於中國航天的發展有重大促進作用的!

入山圖所示,列出來的項目只是冰山一角,等明天凌晨(2:14-2:36)成功發射後,將會逐步披露出來,讓我們拭目以待嫦娥四號登陸馮卡門撞擊坑的那一刻.....


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