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嫦娥四號將落在月球背面哪個點？
■段江山 張 新 鄒維榮
千百年來，月亮帶給人們無盡想象，寄託著人們的“悲歡離合”。人們嘗試通過肉眼或者機械鏡頭接近它，美國人甚至成功踏上了它的領地，但“月之暗面”的謎底從未有人揭曉。
由於月球自轉週期和公轉週期相等，加上被地球潮汐鎖定，地球強大的引力讓月球總是一面朝向地球。所以我們在地球上只能看見月球的正面，而背面總是看不見。
雖然難以看到，月球背面的科學探測意義卻很重大。那裡避開了來自地球的大量電磁干擾，處於一種電磁波“寧靜區”。在這樣“乾淨”的電磁環境中，探測器可以接收到更多微弱信號，例如宇宙形成早期發出的短波。
人類通過多次環月探測發現，月球背面分佈著大大小小的天體撞擊坑。這片神秘區域到底經歷過怎樣的天體活動？
科學家分析，這些撞擊坑有的在幾十億年前生成。能否通過它們找到宇宙起源的蛛絲馬跡？
嫦娥四號在月背成功著陸後，有望為解開這些謎題邁出關鍵一步。
月球的背面有什麼
至今，還沒有宇航員或月球車登上月球的背面。對於月球背面的情況，我們只能通過蘇聯和美國探測器傳回的照片進行推斷。
無論從物質成分、形貌構造，還是岩石年齡上對比，月球正面和背面都有很大的差異。
如果把月球背面比作人的“面孔”，那這張“面孔”並不漂亮——那是一張“麻子臉”。月球背面隕石坑的數量比月球正面要多得多，放眼望去隨處可見。
從形貌構造上看，月球背面隕石撞擊坑的密度明顯大於正面。密密麻麻的隕石坑似乎能夠說明，月球背面由於毫無遮攔地暴露在太空裡，因而遭遇了大量天體的直接撞擊。
經年累月，月球就像一個“盾牌”，為地球擋住隕石，“守護”地球的安全。
月球正面相對平坦，地勢起伏主要以綿延的山巒為主。相比之下，月背的“皺紋”更多，佈滿了溝壑、峽谷和懸崖，地勢更加複雜險峻。
這張“面孔”還有幾處比較大的“痤瘡”。暗斑中的物質與月面的普通物質相比有很大的不同。至於這些物質的成分，正是嫦娥四號此次探測的任務之一。
月球背面還是個“厚臉皮”。它的月殼從整體來講比正面要厚。導致月殼厚度不一樣的原因眾說紛紜，目前還是天文學界的未解之謎。
不過，“厚臉皮”為月球背面的“白膚色”提供了佐證。照片顯示，月球背面巨大的隕石坑都呈現出白色，好像從來沒有暗色的熔岩從上面流過。
科學家研究認為，月球正面的月殼很薄，暗色的熔岩很容易破縫流淌在表面。由於月球背面的月殼很厚，熔岩無法溢出，所以顏色比正面要“白皙”得多。
月球上共有 22 個月海。其中 19 個月海都分佈在月球正面 ，只有莫斯科海、智海、東海這 3 個很小的月海分佈在背面。
從成分上看，月球正面的月海玄武岩覆蓋面積約佔正面的 60%，而背面幾乎都是高地斜長巖。從地質年齡上看，月球背面也比月球正面要古老。月球背面的古老地層中，也許蘊藏了月球、地球甚至太陽系形成的秘密。
此外，月球背面還具有獨特的電磁環境。由於受到月球本身的遮擋，月球背面幾乎不受來自地球的磁干擾。這使得月背處於一種非常“乾淨”的磁環境中。
與此同時，月球背面也完全暴露在太陽風和各種宇宙射線之下。這既是對著陸月球背面的探測器的巨大考驗，也是未來太空觀測所需要的獨特觀測環境。
著陸月球背面將面臨哪些挑戰
由於月球背面的獨特性，著陸月球背面並非易事。從上世紀50年代開始，人類向月球發射了100多次探測器，但還從沒有探測器在月球背面著陸開展就位探測。
1962年4月26日 ，美國“徘徊者4號”探測器撞擊月球背面。它成為首個在月球背面硬著陸的探測器，但並未傳回任何數據。
嫦娥四號將面臨比以往探月任務更大的挑戰。由於月球背面山峰林立，隕石坑密佈，很難找出大一些、平坦一些的地方。
相對於嫦娥三號著陸的虹灣地區，嫦娥四號著陸器在凹凸不平、面積狹小的地方著陸，需要具有比嫦娥三號更準確的著陸精度。
精準著陸需要快速高效的深空測控通信系統。由於月球正面的遮擋，月球背面沒有通信信號，無法與地球實時通信。因此，嫦娥四號與地面的通信聯絡要由“鵲橋”中繼衛星擔任，藉助“架設”在地月拉格朗日 L2 點的中繼衛星，實施與地面的通信信號“接力”。
落月過程，地球上無法直接看見，所有的信息都需要在中繼星“鵲橋”的中轉下完成傳輸，這無疑大大增加了落月任務的風險。因為整個落月過程由我國航天器制導、導航與控制系統自主操控，加之回傳畫面的延遲，所以對地面人員來說，嫦娥四號的著陸過程近乎是“盲降”。
由於月球背面崎嶇不平，嫦娥四號著陸成功後，巡視器行進過程中同樣將要面對很多挑戰。
據瞭解，嫦娥三號月球正面著陸區地形起伏僅 800 米，而嫦娥四號月球背面著陸區地形起伏達到了 6000 米。簡單來說，嫦娥三號落的是平原，嫦娥四號去的是山區。
為了使嫦娥四號巡視器能在月球背面正常開展巡視探測，科研團隊在嫦娥三號的基礎上，對巡視器移動能力進行了強化。
特別是在巡視器應對意外狀況方面，科研人員開展了多項系統試驗，並把每一個試驗變化分解成多個環節，逐一開展詳細驗證。他們對石塊落入車輪內部、驅動機構頻繁啟停，以及巡視器極限移動等狀況均進行了逐一測試，對巡視器的移動速度、距離、越障能力等狀態和參數，進行充分的地面力學分析和驗證，並形成了應對方案。
為了提升嫦娥四號巡視器的通過性、機動性以及地形適應性，科研人員還提升了巡視器的“智能”水平和“自主性”，使其具有一定的障礙識別和自主避障能力。
此外，嫦娥四號還將面對月球背面更加猛烈的太陽風和宇宙射線的衝擊。為使嫦娥四號經受住這些考驗，科研人員對嫦娥四號的相關電子元器件都進行了強化。
為什麼要選擇在艾特肯盆地著陸
此次嫦娥四號任務，將實現人類探測器首次在月球背面軟著陸和巡視。著陸區域——艾特肯盆地，是月球背面一座巨大的撞擊隕石坑。
科研人員正是出於一系列精密的科學研究考慮，將嫦娥四號的著陸地點選在艾特肯盆地。歐洲人很早就提出想去艾特肯盆地進行就位探測的設想，但由於各種原因沒有實施。
根據目前的劃分，月球分為三大地體，即克里普巖地體、斜長高地巖地體、艾特肯盆地地體。前兩個地體，美國、蘇聯都著陸巡視探測過，只有艾特肯盆地地體沒有人類探測器近距離就位探測過。
因此，就近距離巡視探測而言，這塊區域目前屬於“處女地”。嫦娥四號著陸在這一區域，在科學上必然會有很多新的發現。
在整個太陽系固體天體中，艾特肯盆地是最大最深的盆地。這個盆地直徑大概 2500 公里，深度約 12 公里。
一個深度約 12 公里的地質剖面，是非常好的研究對象。嫦娥四號在艾特肯盆地開展探測，就可以獲取月球深部物質的信息，相信會在科學上有很大的驚喜。
總體上，月球背面的岩石更加古老。從時間維度上，若我們獲取更古老的岩石樣本，對我們瞭解月球的演化過程會有很大的幫助。
天文學家一直夢想能夠進行低頻射電天文觀測，更深入地探索宇宙奧秘。然而，由於地球磁場和大氣的屏蔽作用，在地面上無法開展低頻射電天文觀測。在月球正面開展低頻射電天文觀測也受到地球磁環境的干擾，觀測效果不佳。而磁環境非常“乾淨”的月球背面，則是開展低頻射電天文觀測的絕佳區域。
嫦娥四號著陸器在月球背面軟著陸後，將開展月基低頻射電天文觀測研究，預期還可以獲得一批原創性、領先世界的科學成果。這些成果將填補射電天文領域在低頻觀測段的空白，促進對月球早期演化歷史的新認知，對研究地球的早期歷史也有重要價值，從而推動月球天文觀測科學研究的深入。
我們都知道，月球蘊藏著豐富的礦產和能源資源，開發和利用月球資源是人類進行月球探測的源動力之一。
雖然月球背面與正面一樣，都存在著含量豐富的礦產資源，但由於地球遮擋了侵襲月球正面的太陽風，月球背面毫無遮攔。因此，科學家估計月球背面的月海中，可能會有比正面濃度更高的核聚變材料氦-3。
通過嫦娥四號對艾特肯盆地的地形地貌、礦物組份、巡視區淺層結構、地幔物質等進行科學探測與研究，將為月球資源的開發利用提供極有價值的第一手資料，推動月球資源開發利用研究進程。
任務艱鉅，使命光榮。嫦娥四號實現在月球背面的軟著陸，將是中國航天創造的又一個人類首次。任務的成功將為建設航天強國邁出重要一步，同時也將把我國航天技術提升到一個新的高度。
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