月球背面到底有什么

　　由于“潮汐鎖定”效應，月球繞地球公轉與自轉的周期相同，人類在地球上看到的月球永遠是半個月亮，從來都看不到月亮的那半邊。長期以來，人們盛傳月亮的另一半讓外星人占據了,外星人可以監視地球人的活動,而地球人卻永遠看不到他們。事實真是這樣嗎？5月18日下午，深圳的天文愛好者和市民朋友齊聚圖書館五樓報告廳，迎來深圳市民文化大講堂的主講嘉賓——嫦娥四號探測器副總設計師吳學英博士，大家仿佛穿越浩瀚星空，隨嫦娥四號體驗了一場奇妙的月背探秘之旅。

　　文化賦予月亮的美好傳說和想象 現實中月球背面卻并不那么美好

　　2018年5月21日，嫦娥四號中繼星“鵲橋”號成功發射，為嫦娥四號的著陸器和月球車提供地月中繼通信支持。2018年12月8日，嫦娥四號探測器在西昌衛星發射中心由長征三號乙運載火箭成功發射。2019年1月3日，嫦娥四號成功著陸在月球背面南極-艾特肯盆地馮·卡門撞擊坑的預選著陸區。一般非專業人士也許會問：在月球正面或背面著陸，分別意味著什么，又有何意義？

　　據吳學英介紹，這首先體現在技術難度上。因為不同于面對面交流，月背與地球之間首先要克服一個通訊難題；其次，月背地形遠比正面崎嶇難行，猶如四川山地與華北平原之間的差異。對于一個在月球探測上起步較晚的國家而言，無異于莫大的挑戰。

　　自古以來，人們為月亮賦予了無數美好傳說和想象，“青女素娥俱耐冷，月中霜里斗嬋娟”“不知天上宮闕，今夕是何年”以及“嫦娥奔月”的故事。可以說，在文化上月亮是國人最想探索的地方。在物理學上，其實月亮的環境并不像文學想象中那般美好。除了眾所周知的重力僅為地球的六分之一、遍布各類大大小小的撞擊坑外，月球的一天相當于地球的一個月，其中14個地球日構成它的白天，另外14個構成它的黑夜。月亮本身不發光而反射太陽光，月球的背面也是有光的。

　　人類月球探測的成功率很低 中國起步晚，卻實現了五戰五捷

　　吳學英回顧了整個人類的探月歷程。從上個世紀50年代開始，聲音探測已經有61年的歷史。國外的月球探測大致分為三個階段：一是從1958年到1976年這十幾年，可謂第一個高潮期，美蘇大量發射探測器；從1976年到1988年，在這十幾年間，基本上沒有任何一個國家發射過探測器；1989年以后，又逐漸進入一個復蘇期，從日本開始，包括美國、歐洲、印度等先后發射了數個探測器。特別是中國，在2001年發射了“嫦娥一號”。

　　人類探月大概有五種方式：一是硬著陸，說白了就是撞上去，沒有環繞飛行，典型者如美國的徘徊者4號；二是軟著陸，也就是安全著陸，有一臺月球車，還能釋放出探測儀器。比較有代表性的比如前蘇聯的月球9號；三是環月探測，是一種比較廣泛的方式，比如前蘇聯的月球10號和美國的月球軌道器1號；四是樣品自動采樣返回，前蘇聯的月球16號就實現了這一目標；還有一個就是載人登月，比如著名的阿波羅11號和17號。

　　吳學英說，從1958年8月美國發射世界上第一個月球探測器到嫦娥四號，全球共有107次探測任務，其中完全成功的只有53次，也就一半的成功率，由此可以看出來月球探測的成功率不是很高。航天無疑是一個高風險的事業，月球探測的風險則更高。

　　中國雖然起步晚，迄今一共進行了5次探月任務，卻五戰五捷。2007年，嫦娥一號衛星實現了繞月探測；2010年，嫦娥二號衛星，除了再次繞月以外，還成為距離地球更遠的一顆衛星； 2013年，嫦娥三號探測器實現了中國探月歷程中的首次軟著陸，在世界上排第三；2018年，中國又成功發射了嫦娥四號探測器。“總結這一過程，咱們的探月工程其實完成了‘繞、落、回’三步走。” 吳學英說。

　　嫦娥四號取得月球地形命名權 反映大國探月綜合實力及科研水平

　　嫦娥四號既是中國，也是世界上第一個首次著陸月球背面的探測器。嫦娥四號探測器系統包括著陸器、巡視器和中繼星，與嫦娥三號的一次性發射不同，嫦娥四號的整個任務分兩次發射。當時設定的科學目標一是實現人類在月球背面軟著陸和巡視勘測，二是實現中繼星對地對月球的測控及數傳中繼。

　　有趣的是，中繼星和巡視器都被賦予了極具中國文化色彩的名字：“鵲橋”和“玉兔”。經過極其嚴密的計算，得出消耗燃料最少的最低軌道即最優軌道，通過極為復雜的飛行過程，“鵲橋”和“玉兔”最終精確地落到了“馮·卡門撞擊坑”。

　　至于發射嫦娥四號進行月球背面探測的意義何在，吳學英是這樣理解的：月球背面有著太陽系最古老的撞擊坑，也就是“南極—艾特肯盆地”，對于研究月球的歷史具有極高的科研價值；此外，月球背面這樣一個特殊位置，決定了頻率的波段。很多科學家在研究宇宙起源、太陽系起源的時候，往往受到高頻波的干擾。低頻波信息在地球上已經被污染了，甚至探測不到了。而正是由于月球背面屏蔽了地球高頻波的干擾，為研究提供了絕佳的條件。

　　面對巨大的探測價值及意義，嫦娥四號工程必須克服諸多難點。在吳學英看來，主要的難點有二：一是在月球背面復雜地形的著陸，二是中繼通信。月球背面除了地形高低起伏之外，還遍布大大小小的撞擊坑，大坑套小坑。實際上，月球南極盆地就是一個大坑。所以對于如此復雜的地形來說，滿足安全著陸的條件區域可以說很小。要克服的難點無非兩個：一是高精度著陸，二是“自主可靠”著陸。這就需要更精準的計算、更精細化的軌道設計以及推理掌控。經過在理論、技術、數據等各個層面的攻堅克難，嫦娥四號不僅實現了精準而安全的軟著陸，而且還實現了全時中繼覆蓋。著陸器和巡視器很快傳回月球背面的清晰圖像。

　　值得一提的是，今年2月4號，國際天文學聯合會批準了嫦娥四號著陸點的5個命名，著陸點被命名為天河基地，著陸點周圍的三個坑，分別被命名為織女、河鼓和天津。而位于三個坑中間的一座山則被命名為“泰山”。吳學英認為，在月球上能夠取得地形的命名權，從一個側面反映了中國在月球探測以及科研工作上的成就。“以嫦娥四號為例，形成了五大探測系統，大系統下面還有分系統，涉及到元器件、工藝、材料等等，可謂無所不包，還要把如此大的系統組織起來，反映了國家的綜合實力和科研能力。” 吳學英自豪地說。

　　晶報記者 魏鼎

　　5次探月任務

　　2007年

　　嫦娥一號衛星實現了繞月探測；

　　2010年

　　嫦娥二號衛星，除了再次繞月以外，還成為距離地球更遠的一顆衛星；

　　2013年

　　嫦娥三號探測器實現了中國探月歷程中的首次軟著陸，在世界上排第三；

　　2014年

　　嫦娥五號飛行實驗器，完成了落到月球后再從月球返回地球的任務；

　　2018年

　　中國又成功發射了嫦娥四號探測器。

　　月球上遍布著環形山（月海）和高地，有的由小行星撞擊形成的環形山，是已知太陽系中最古老的撞擊坑。月球上雖沒有空氣，卻時刻受到太陽風的侵擾，月球表面還覆蓋著一層10米左右的“月壤”。在白天，月表溫度可以達到100攝氏度，而到了晚上，又會驟降到零下130攝氏度。所以月球溫差特別大。

　　——吳學英