撰文 | 马超

责编 | 陈晓雪

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月球是地球唯一的天然卫星，浩瀚宇宙中离我们最近的邻居，对地球上的气候和生命演化有着深远的影响，它是黑夜里光辉四射的天使，魅力无穷的精灵，对于没有各种电器照明的古人来说意义非凡，千百年来，人们寄予它无尽的遐想，由此诞生出的神话故事也数之不尽。

由于地月系统之间的潮汐锁定，使月球的自转周期正好等于公转周期（约为27.3天），如此一来导致的结果是，月球总是以同一面朝向地球，其背面却从不显露，无论是一亿年前的恐龙还是拥有高度智商的现代人，看到的也只是这半面月亮。

(月球的公转周期与自转周期相等，因此月球总是以同一面朝向地球。) 

图源: www.astrobob.areavoices.com(Bob King绘图)

月球背面一直被神秘面纱所笼罩，那里到底有什么，长久以来人们产生了大量的臆想和猜测，其中最为著名的当属月球背面存在外星人基地了。自1959年前苏联的月球3号拍得首批月球背面图像以来，直到现在已有上百艘无人探测器飞掠过月球背面，并传回富含各种信息的图像。

科学家们发现，背面的景象与靠近我们的那一面截然不同！那里的地势崎岖不平，地形更加复杂，缺少平坦的暗色月海，遍布大大小小的陨石坑，犹如一张满脸痘坑的大脸，当然也不存在什么外星人基地。

（月球的正反面对比图，背面的陨石坑数量远远大于正面，帮地球拦下了无数次的陨石撞击，可以说为地球的安危两肋插刀了。） 图源：NASA（文字为作者标注）

自太空时代以来，总共有20台着陆器和12名宇航员成功登陆过月球，但仅限于月球正面。截至到目前，人类还从未有过任何探测器登陆过月球背面。

令人激动的是，中国自主研发的嫦娥四号探测器，计划实现人类史上首次月球背面着陆，登上那片遥远未知的土地一探究竟。

12月8日凌晨2时23分，嫦娥四号探测器已于我国西昌卫星发射中心，用长征三号乙型运载火箭成功发射！

（嫦娥四号发射升空时的场景） 图源：新华社

升空后，嫦娥四号探测器将用27天的时间，飞往距离地球38万公里之遥的月球，并预计于2019年1月4日左右在月球背面艾肯盆地内的冯·卡门环形山实现软着陆。届时，我国将成为全球首个可以在月球背面实现软着陆的国家。

中国科学院月球与深空探测总体部主任邹永廖在接受《中国青年报》采访时表示：“嫦娥四号首次在月球背面着陆和就位巡视，这是创造历史的重大成就。” 

（嫦娥4号着陆点示意图，不同的颜色代表月面不同的海拔高度，中间的一大块紫色区域即为艾肯盆地(South Pole-Aitken Basin)，直径达2500公里，是月球上已知的最大撞击盆地。着陆区为冯·卡门环形山(VonKármánCrater)，以世界著名航空航天专家冯·卡门命名，他是钱学森的恩师。）   图源： Paul D. Spudis from airspacemag.com

月球背面着陆的难度要比正面大的多，任何探测器一旦进入月球背面都将失去与地球基站的联系，因为月球会挡住地球基站与探测器之间的任何通讯信号，这也是为什么之前的着陆器都无一例外的降落在月球正面。

为了解决在月球背面的通讯问题，我国已于今年5月21日预先发射了一颗通讯中继卫星 “鹊桥”号。它被放置在地月系统的拉格朗日点（L2点）附近，这是地球与月球两者引力的平衡点之一，“鹊桥号”将环绕此点运行，在这里既能看见月球背面又能看见地球，且只需要消耗很少的燃料就能保证长期运行。鹊桥号将扮演通讯桥梁的角色，连通原本彼此被信号隔绝的地面基站与月面探测器，为它们提供持续的信号中继服务。

（鹊桥号中继通讯卫星轨道示意图）

 图源：吴伟仁等(2017)

嫦娥四号由着陆器和巡视器（月球车）组成，目的是为了实现国际首次月球背面软着陆和巡视探测。着陆器重约3.6吨，设计寿命6个月，主要用于着陆并搭载月球车，它将以近乎垂直的方式于月面着陆（避免撞到峭壁），随后释放月球车。

（嫦娥四号着陆器）图源： CNSA

着陆器上还配置了4台科学仪器，包括着陆相机(LCAM)、地形地貌相机(TCAM)、低频射电频谱仪(LFS)和月表中子与辐射剂量探测仪(LND)。

（嫦娥四号月球车） 图源：新华社

月球车仅重140公斤，是迄今为止最轻的月球车，设计受命约为三个月。上面同样配置了4台科学仪器，包括全景相机(PCAM)、红外成像仪(VNIS)、测月雷达(LPR) 和中性原子探测仪(ASAN)。

（月球车上配置的中性原子探测仪，将在月表开展国际首次能量中性原子探测，研究月表与太阳风相互作用机制。）  图源： 网络

此次任务除了保留嫦娥三号原有设备外（如着陆相机、地形地貌相机、全景相机主要用于拍摄着陆过程和着陆区附近的图像；测月雷达和红外成像仪，分别用于分析月面浅表层结构和矿物成分），其余新设备最大的亮点是利用月球背面得天独厚的天文环境进行科研观测。

月球背面是天文观测的绝佳场所，这里既无大气层的阻隔，又能屏蔽掉来自地球的各种无线电波的干扰，尤其适合射电天文的观测，能够探测到遥远宇宙微弱的信号，对于宇宙辐射探测和宇宙起源的探索意义重大。

应特别指出的是，我国的科研人员将利用其上搭载的低频射电频谱仪，开展人类历史上在月球背面的首次低频射电天文观测，有望填补人类在0.1～40 MHz范围内的射电观测空白。

另外，除了直接考察月球背面的地质、资源信息外，着陆器上还搭载了一个月面微型生态系统，首次尝试研究动植物在月球低重力环境下的生长状况。

（月面微型生态圈，科学家将在这个小空间里创造动植物生长环境，实现生态循环。内部将放置马铃薯种子、拟南芥种子、蚕卵、土壤、水、营养液和空气以及微型相机和信息传输系统等科研设备。） 图源： 网络

嫦娥四号的各项技术尝试极具创新性，毫无经验可以借鉴，任务本身就是对我国多项深空探测技术的一次巨大考验。希望嫦娥四号能一切顺利，平安抵达，揭开月球背面的神秘面纱，在广袤的深空书写更多的中国奇迹，为未来探索更加遥远的星体做准备！ 

制版编辑 | 皮皮鱼