“嫦四”中繼星下月提前升空

我國計劃于今年下半年發(fā)射嫦娥四號月球探測器，首次實現(xiàn)人類探測器在月球背面軟著陸。昨天，探月工程總設計師吳偉仁院士解釋該計劃時表示，月球背面探測不僅有助于全面探索月球，還可以在電磁波寧靜區(qū)探測宇宙起源時期的信號。

今年4月24日是第三個“中國航天日”。昨天，中國航天日北京分會場活動在中國科技館舉辦，吳偉仁在活動中向公眾介紹了嫦娥四號的相關科學問題。

嫦娥四號探月成為今年廣受國內公眾矚目的航天任務。《自然》雜志網(wǎng)站列出的2018年值得期待的科技事件中，嫦娥四號任務也名列其中。

記者從國家國防科工局了解到，嫦娥四號包括中繼星、著陸器和巡視器(簡稱著巡組合體)。中繼星計劃于今年上半年發(fā)射，將到達拉格朗日L2點(地月引力平衡點)，實現(xiàn)探測器與地面之間的測控通信和數(shù)據(jù)傳輸。

著巡組合體計劃于今年下半年發(fā)射，抵達月球背面，開展月基低頻射電天文、月球背面巡視區(qū)形貌和礦物組份、巡視區(qū)淺層結構等科學探測與研究，預期可獲得一批原創(chuàng)性科學成果。

除了中國探測任務，嫦娥四號還將執(zhí)行“全球任務”。目前已確定將搭載荷蘭低射頻電探測儀、德國月表中子與輻射劑量探測儀、瑞典中性原子探測儀和沙特月球小型光學成像探測儀4臺國際合作科學載荷。

釋疑1

為何要在月球背面軟著陸?

隔絕電磁噪聲，可探測宇宙形成早期短波信號

月球的公轉與自轉速度一樣，都是27.3天，這是由于地球對月球的“潮汐鎖定”導致的。加上天平動的作用，只有約59%的月面能被地球觀測到。也就是說，月球背面41%的地方始終受月球阻擋。

這樣的特性，導致月球背面探測具有很多獨特的科學價值。吳偉仁說，月球背面避開了來自地球的大量電磁干擾，處于一種電磁波“寧靜區(qū)”。在這樣的潔凈環(huán)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(fā)出的短波。

“這些低頻短波可以幫助我們研究宇宙起源。在月球正面是無法探測到的，因為收到的都是電磁噪聲。”中科院國家天文臺研究員鄭永春說。

目前全世界進行過120多次月球探測活動，但從來沒有探測器登陸過月球背面。吳偉仁表示，要想深入探索月球奧秘，一定要去那里。而且目前中國有條件、有能力開展月球背面軟著陸探測，爭取創(chuàng)造世界第一。

另外，美國航空航天學會會員、“小火箭”工作室創(chuàng)始人邢強介紹，月球背面的月壤和巖石人類尚未接觸過，進一步探究和分析，可以為地球和月球形成的早期機理提供更翔實的研究材料。

歷史上，蘇聯(lián)月球2號探測器于1959年首次拍到月球背面照片。1968年，美國阿波羅8號飛船第一次帶著人類目睹月球背面。目前，人類對于月球背面最詳細的信息，是來自于2009年入軌的美國月球勘測軌道飛行器(LRO)。

釋疑2

月球背面著陸有何難度?

多山地形登陸困難，將發(fā)射中繼星建立地月通信

嫦娥一號和二號在繞月過程中都曾拍攝過月球背面，嫦娥二號拍攝的月球表面全圖，分辨率達到7米的“高清”程度。通過這些照片和數(shù)據(jù)，科學家發(fā)現(xiàn)，月球背面的地形比正面遠為復雜，多“山”多“谷”。

鄭永春介紹，這是因為月球曾被大量小行星撞擊，形成了很多深坑，看上去就是大量的環(huán)形山。

復雜地形為嫦娥四號著陸帶來更多困難。吳偉仁打了個比方：“嫦娥三號相當于在華北平原著陸，嫦娥四號則相當于在崇山峻嶺的云貴川地區(qū)著陸。”

同時，遙測和控制也是個難題。電磁波只能直線傳播，當探測器飛行至地球看不到的月球背面，如何與地球建立通信?

科學家將利用一顆中繼衛(wèi)星解決這個問題。在嫦娥四號發(fā)射前，我國將于下月先發(fā)射一顆中繼衛(wèi)星，定位在距地心約45萬公里、距月心約6.5萬公里的地月拉格朗日L2點。據(jù)邢強介紹，拉格朗日L2點位于地球球心和月球球心連線且靠近月球的一個特定位置上，通俗來說，該點既能“看到”地球，又能“看到”月球，因而能成為嫦娥四號與地球之間的信息中轉站。

中國科學家對于拉格朗日L2點并不陌生。2010年發(fā)射升空的嫦娥二號衛(wèi)星，在完成既定的月球探測任務后，繼續(xù)飛往深空，曾抵達并繞飛拉格朗日L2點。其攜帶的4臺科學儀器在此位置上進行了聯(lián)合探測，填補了我國對地球遠磁尾區(qū)域的離子能譜、太陽耀斑爆發(fā)和宇宙伽馬暴的科學探測空白。

邢強表示，在月球探索中使用中繼通信技術，也是對深空探索和星際探索技術的一種驗證。

■ 展望

中國正論證建設無人值守月球科研站

我國現(xiàn)在已論證更長遠的月球探測與開發(fā)計劃。

去年召開的第七屆航天技術創(chuàng)新國際會議上，國家航天局探月與航天工程中心相關負責人透露，我國正在開展月球科研站的論證。月球科研站將是能源長期供給、自主運行、無人值守的月面基礎設施，未來開展以機器人為主的科學研究和技術試驗。

“之所以要建立科研站，是因為有些工作需要較長時間才能產(chǎn)出成果。依托科研站，可以進行更長時間的工作，開展科學研究、能源開發(fā)等任務。”航天專家龐之浩介紹，月球探測分為探月、登月、駐月三種方式，其中駐月可以采取無人科研基地和有人月球基地兩種形式。

龐之浩解釋，月球沒有大氣層阻隔、震動小，是天文探測的理想環(huán)境。建立月球科研站，還能以月球為基地，對地球和深空開展探測，成為向遠深空出發(fā)的跳板。 (記者倪偉)