嫦娥四號,幹什麼去了?

凌晨2點多的時候,我還在睡覺,嫦娥四號升空了。

我老婆問我,嫦娥四號幹什麼去了,我迷迷糊糊說:到月球的背面,找御天敵去了。

我老婆大怒,揪我耳朵,說:“御天敵是什麼玩意兒?說人話”。

我花了半天時間,才解釋清楚,那是幾年前一部美國電影《變形金剛:月黑之時》,擎天柱他們在月球的背面,找到了老領袖御天敵的軀體。

嫦娥四號,幹什麼去了?

嫦娥四號,幹什麼去了?

廢話收起,我們來看看嫦娥四號,到底是去幹什麼了:

首先,登月不是個新鮮事兒,早在上世紀五六十年代,美蘇爭霸的時候,兩國大搞宇宙空間探測競賽,從1959年蘇聯月球探測器月球2號著陸月球以來,美蘇兩國加起來長達數十次登月,其中最著名的是美國“阿波羅計劃”載人登月。而中國,作為新興的全世界前三火箭技術和深空探測技術強國,也曾在2013年12月讓嫦娥3號和玉兔號月球車成功登陸月球,並且傳回了實時影像和照片。

但我們要注意,以上所有的登月,都是登陸於月球正面。

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其實我們在地球上看到的月球,也都是月球的正面,由於引力的鎖定,也叫“潮汐鎖定”,月球永遠只有一面朝著地球。這裡科普一下,其實在月球形成的早期,月球並不是只有一面朝著地球的,那時候月球的自轉速度比公轉速度快,如果那時候有人類,甚至可以肉眼看到月亮在滴溜溜轉,後來地月之間的距離拉開,月球自轉速度變慢,月球自轉和繞地公轉的週期幾乎一致。就變成只有一面朝向地球了。(不信的同學,可以拿兩個雞蛋自己演示一下,我敢保證你中學地理課肯定在睡覺)

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1959年,蘇聯發射的月球3號探測器,在月球軌道上,拍下了一張月球背面的照片。後來的探測器又拍到了更多關於“月之背面”的照片,我們可以看到,月球背面的隕石坑,密密麻麻,就像一張大麻臉,比正面密集多了。這是由於天外隕石飛向地球的時候,先被月球的引力截獲了,於是月球背面被砸得坑坑窪窪。

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這一回的嫦娥四號,則是要登陸於月球背面,這是人類航天史上的頭一遭。無論是美國還是蘇聯,他們的飛船和探測器,都未能去過月球背面。迄今為止,月球的背面還是人類著陸月球探測史上的空白,所以說,嫦娥四號這一回,也算是人類第一次觸摸月球背面了。

但是登陸月球背面,是有難點的,因為月球總是正面朝著地球,那麼背面的探測器就無法和地球通訊了,看過電影《阿波羅13號》的同學應該記得,當阿波羅13號繞到月球背面的時候,和地球之間的通訊就中斷了,出現了一段時間的通訊盲區。所以,想要在月球背面登陸,需要解決通訊問題,不然地面上無法指揮遙控探測器著陸。

所以,中國航天人想出了一個方法,他們搭了一座“鵲橋”,也就是在月球背後的拉格朗日點上,提前設置了一顆通訊中繼衛星,作為接下來地球和月球探測器、月球車之間通信的橋樑,稱之為“鵲橋”。這個留在拉格朗日點上的“鵲橋”,早在今年五月份就發射到位了。

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有人要問,什麼叫做拉格朗日點?我敢保證你一定沒有好好學大學物理和高等數學。拉格朗日點也叫做“引力平衡點”

,一個小物體在兩個大物體的引力作用下在空間中的一點,在該點處,小物體相對於兩大物體基本保持靜止,這個點,就叫做“拉格朗日點”。鵲橋在拉格朗日L2點上,相對於地球和月球,都是相對靜止的,所以它能保持一個穩定的位置,才能起到未來的“通訊中繼”功能。

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當年的嫦娥二號,就是直接飛奔拉格朗日L2點進的。如今這個鵲橋很重要,不但可以幫助嫦娥四號登陸月球背面,還能作為我們繼續進行深空探測的通訊中繼星,避免更多的飛船通訊被月球屏蔽。

其實,在環地月L2軌道上放一顆通訊衛星,來為月球背面的任務提供通訊中繼,這個想法早在1972年就已由NASA戈達德空間飛行中心的軌道設計專家Robert Willard Farquhar提出來了,但直到四十多年後的今天,才將首次由中國的鵲橋號中繼星實現。“鵲橋”長什麼樣子?下圖就是今年珠海航展上展示的“鵲橋”模型。這是人類歷史上首顆月球通訊中繼星。

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最後一個問題,嫦娥四號跑到月球背面登陸,是要幹什麼?完成什麼任務?

主要是對月球背面環境進行更科學地探索和分析,看一看有哪些稀有元素礦物,看一看有沒有地下水,有沒有的氫的同位素,同時會研究微重力環境下植物成長的情況。甚至,還試一試可不可以在月球上“種菜”——中國28所大學一起做了一個重3公斤的容器,裡面種上土豆,還弄幾條蠶在裡面養,叫做“月球迷你生態圈”,我大中華真是時時刻刻忘不了種地這件事......


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言歸正傳,這次嫦娥四號,還攜帶了一大堆高科技照相機、分析儀器去登陸月球背面,與嫦娥三號相比,新增加了低頻射電頻譜儀、月表中子及輻射劑量探測器、中性原子探測器等先進儀器,可以更加科學全面地分析月球背面的天文環境和物質構成。

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主要是要在月球背面的

南極-艾肯盆地進行探測,這個南極-艾肯盆地,其實是月球背面南半球的一個巨星隕石坑所在地,它是目前所知太陽系內最大的隕石坑,直徑約為2480 km,深度達12.8 km。你可以想象,當年是何等巨大的一個天體,撞擊在月球上,才能形成如此壯觀的一個“天坑”。

嫦娥四號,幹什麼去了?

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嫦娥四號,幹什麼去了?

1998年月球勘探者號獲取的礦物成分分佈數據顯示,南極-艾肯這裡不僅富鐵,而且富釷。所以這次嫦娥四號的任務,就包括實地勘測南極-艾肯這個巨大的撞擊盆地。當年的巨大撞擊,有可能激發出了月球內部的物質,甚至包括“月幔”,嫦娥四號如果能夠探測到這些物質,就有可能分析出月球的物質構成。

最後講個段子:月球雖然已經被美國蘇聯登陸過很多次,還被美國載人探測器插了旗子,但本質上還是塊無主之地,既然是無主之地,那就要擱置爭議,共同開發,特別是月球背面,咱們也得早早踏上一腳,以後才能說:“自古以來” 。

嫦娥四號,幹什麼去了?

嫦娥四號,幹什麼去了?

我們幾百年前曾經錯過了大航海時代,現在可不能錯過星辰大海時代,月球只是個小小的碼頭而已。人類的航船還沒有下海。

所以,星辰大海,始於足下,我們就等著嫦娥四號登陸月球背面的哪一刻吧。


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