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說(shuo)到(dao)月(yue)球(qiu)背(bei)麵(mian),人(ren)們(men)可(ke)能(neng)會(hui)第(di)一(yi)時(shi)間(jian)想(xiang)到(dao)電(dian)影(ying)裏(li)的(de)秘(mi)密(mi)基(ji)地(di)或(huo)者(zhe)外(wai)星(xing)人(ren)飛(fei)碟(die)基(ji)地(di)等(deng)神(shen)秘(mi)傳(chuan)說(shuo)。為(wei)什(shen)麼(me)月(yue)球(qiu)背(bei)麵(mian)會(hui)讓(rang)人(ren)們(men)產(chan)生(sheng)這(zhe)些(xie)聯(lian)想(xiang)呢(ne)?我(wo)想(xiang)這(zhe)大(da)概(gai)是(shi)由(you)於(yu)它(ta)運(yun)動(dong)性(xing)質(zhi)特(te)殊(shu)且(qie)又(you)從(cong)來(lai)沒(mei)有(you)人(ren)類(lei)探(tan)測(ce)器(qi)踏(ta)足(zu)過(guo)吧(ba)。十(shi)分(fen)巧(qiao)合(he)的(de)是(shi),月(yue)球(qiu)的(de)自(zi)轉(zhuan)周(zhou)期(qi)恰(qia)好(hao)等(deng)於(yu)公(gong)轉(zhuan)周(zhou)期(qi),都(dou)是(shi)27天7小時43分11.5秒(miao),且(qie)方(fang)向(xiang)相(xiang)同(tong),都(dou)是(shi)逆(ni)時(shi)針(zhen)方(fang)向(xiang),因(yin)此(ci)月(yue)球(qiu)總(zong)有(you)一(yi)麵(mian)永(yong)遠(yuan)朝(chao)向(xiang)地(di)球(qiu),而(er)另(ling)一(yi)麵(mian)背(bei)向(xiang)月(yue)球(qiu)。這(zhe)種(zhong)獨(du)特(te)性(xing)給(gei)月(yue)球(qiu)蒙(meng)上(shang)了(le)一(yi)層(ceng)神(shen)秘(mi)的(de)麵(mian)紗(sha),也(ye)讓(rang)人(ren)們(men)遐(xia)想(xiang)聯(lian)翩(pian)。
月球背麵到底有沒有這些神秘基地呢?從我國嫦娥二號衛星獲得的全球7米分辨率、局部1.5米分辨率的月球影像圖,以及美國LRO獲得的0.5米分辨率月圖來看,沒有發現任何能夠支持那些傳說的證據。那麼問題就來了,計劃在月球背麵著陸的嫦娥四號又是去幹什麼呢?
這要從嫦娥四號的身世說起。嫦娥四號本來是嫦娥三號的備份,產品也隨著嫦娥三號一同研製完畢。嫦娥三號在2013年12月14號成功著陸在月球雨海廣寒宮區域紫微撞擊坑東側[1],玉兔號月球車隨之開展了大量探測活動,取得了重要科學成果。比如,來自中國地質大學(武漢)的肖龍教授等人在《科學》雜誌上發表了一篇關於月球局部淺層地質構造的論文[2],通過分析電磁波的反射信號,獲得了月麵之下深達400米的精細結構剖麵;中國科學院地質與地球物理研究所林楊挺研究員帶領的團隊在美國國家科學院院刊上發表了一篇關於月球火山活動史的論文[3],tongguocedingyueyanzhonghanliangxishaodeyuansu,haiyuanchuleyuhaidiqudehuoshanhuodongshi。danbijingyueqiubiaomiandehuanjingmoshengeryoufuza,xiaotuzibengdaditaihuanle,yibuliushenjiushoushangle。yishijian,baohanshenqingdeyuturijigandonglehenduozhongguoren。
嫦娥三號任務成功以後,嫦娥四號何去何從,成了科學家們一直在考慮的問題。
首先是探哪兒?火星、金星、小行星、月球都是當前國際深空探測的熱點。火星、金星都與月球差異太大,針對月球探測設計的嫦娥四號平台無法適應這些星球的環境;探測小行星,要對平台做很大改動,經濟上又難以承受。掂量來掂量去,還是隻能去月球。
對於探測月球,目的地可分為三類,月球正麵、兩極和背麵。
到dao月yue球qiu正zheng麵mian去qu的de方fang案an與yu嫦chang娥e三san號hao任ren務wu差cha不bu多duo,主zhu要yao是shi增zeng加jia著zhe陸lu子zi樣yang,更geng換huan少shao量liang科ke學xue載zai荷he,在zai科ke學xue上shang獲huo得de更geng豐feng富fu的de數shu據ju,該gai方fang案an的de創chuang新xin性xing和he亮liang點dian不bu夠gou突tu出chu。
月yue球qiu南nan極ji是shi當dang前qian國guo際ji探tan測ce的de熱re點dian,人ren們men最zui關guan心xin的de問wen題ti是shi南nan極ji撞zhuang擊ji坑keng的de永yong久jiu陰yin影ying區qu內nei是shi否fou存cun在zai水shui冰bing,如ru果guo能neng搞gao清qing楚chu這zhe一yi問wen題ti也ye非fei常chang有you意yi義yi。美mei國guoLunar-Flashlight(軌道器)、Lunar-IceCube(軌道器)、俄羅斯Lunar 25(Luna-Glob,著陸器)和Luna 27(Luna-Resurs,著陸器+巡視器)、歐空局Lunar South Pole Lander(著陸器)、印度的月船二號(軌道器+著陸器+巡視器)、日本的SLIM(著陸器)都計劃在2020年前對月球極區進行探測。如果嫦娥四號也瞄準這一區域著陸,將與這些國家爭奪先機。
月球背麵是人類探測器從未踏足的“處女地”。盡管美國和歐空局已經啟動類似計劃的評估,但我國已經有了大部分產品,基礎更好、進(jin)展(zhan)更(geng)快(kuai),有(you)望(wang)率(lv)先(xian)實(shi)現(xian)人(ren)造(zao)探(tan)測(ce)器(qi)首(shou)次(ci)造(zao)訪(fang)月(yue)球(qiu)背(bei)麵(mian),社(she)會(hui)效(xiao)益(yi)很(hen)強(qiang)。在(zai)科(ke)學(xue)方(fang)麵(mian),有(you)望(wang)獲(huo)得(de)一(yi)批(pi)具(ju)有(you)開(kai)創(chuang)性(xing)的(de)科(ke)學(xue)成(cheng)果(guo)。首(shou)先(xian),月(yue)球(qiu)背(bei)麵(mian)能(neng)夠(gou)屏(ping)蔽(bi)地(di)球(qiu)上(shang)人(ren)類(lei)活(huo)動(dong)造(zao)成(cheng)的(de)無(wu)線(xian)電(dian)幹(gan)擾(rao)、閃shan電dian和he極ji光guang帶dai來lai的de無wu線xian電dian發fa射she,因yin此ci被bei認ren為wei是shi開kai展zhan低di頻pin射she電dian天tian文wen學xue觀guan測ce的de絕jue佳jia地di點dian。利li用yong月yue球qiu背bei麵mian獨du特te的de無wu線xian電dian環huan境jing進jin行xing天tian文wen觀guan測ce,將jiang填tian補bu100KHz-1MHz頻段的空白,有望獲得宇宙“黑暗時代”方麵的新認知。美國國家航空航天局的DARE(Dark Age Radio Explorer)任務、DALI(Dark Ages Lunar Interferometer)月球背麵超長波探測陣列設想,中歐聯合提出的DSL(Discovering the Sky at the Longest Wavelengths)任ren務wu設she想xiang等deng都dou是shi瞄miao準zhun這zhe一yi重zhong大da科ke學xue問wen題ti。此ci外wai,月yue球qiu背bei麵mian保bao存cun了le最zui古gu老lao的de月yue殼ke岩yan石shi,其qi斜xie長chang岩yan高gao地di可ke能neng形xing成cheng於yu月yue球qiu岩yan漿jiang洋yang的de分fen異yi結jie晶jing,這zhe是shi月yue球qiu形xing成cheng的de兩liang大da學xue說shuo之zhi一yi,對dui其qi探tan測ce有you望wang獲huo取qu對dui月yue球qiu早zao期qi演yan化hua曆li史shi的de新xin認ren識shi。
綜合權衡科學價值、社會效應、技ji術shu難nan度du等deng多duo種zhong因yin素su,科ke學xue家jia們men選xuan擇ze了le著zhe陸lu月yue球qiu背bei麵mian並bing開kai展zhan巡xun視shi勘kan察cha這zhe一yi任ren務wu目mu標biao。同tong時shi為wei了le解jie決jue與yu地di麵mian站zhan的de通tong信xin問wen題ti,增zeng加jia了le一yi顆ke地di月yue平ping動dong點dian拉la格ge朗lang日ri2點(Earth-Moon L2 point)中繼衛星,而這也將是世界首次地月L2點中繼通信。
最後是為什麼別人不探?這裏要糾正一個概念是,不是別的國家不想探背麵,而隻是還沒有探。
首先談談為什麼還沒有探。在上個世紀六七十年代的第一輪探月高潮中,美國、蘇聯兩強爭霸,展開了激烈的空間競賽,盡管蘇聯獲得了多項第一,但皇冠上最耀眼的明珠——shoucizairendengyuebeimeiguoduoqu。zaizhezhongdengyuejingsaidedabeijingxia,liangguodewurenruanzheluhexunshirenwudidiandoujizhongzaiyueqiuzhengmian,mudeshiweizairendengyuejileigengduodeshuju;另一方麵,實施背麵軟著陸的技術難度大、風險高,也超出了當時的技術能力。上世紀九十年代以後,歐空局、日本、中國、印yin度du等deng國guo家jia紛fen紛fen加jia入ru了le月yue球qiu探tan測ce的de行xing列lie,掀xian起qi了le第di二er輪lun高gao潮chao。美mei國guo在zai月yue球qiu探tan測ce方fang麵mian的de重zhong頭tou戲xi是shi宇yu航hang員yuan重zhong返fan月yue球qiu計ji劃hua,但dan後hou來lai被bei奧ao巴ba馬ma政zheng府fu調tiao整zheng為wei載zai人ren登deng陸lu火huo星xing;其無人探測任務則以小規模、常態化為特點,已經開展的5次探測均是環月飛行普查。俄羅斯在經曆了較長時間的靜寂期後,還需要Luna 25等任務來恢複其月球探測的實力;歐空局、日本、印度是新晉國家或組織,尚沒有開展過月球軟著陸,不太可能直接著陸月球背麵。
實際上各國還是想探月球背麵的。歐空局也提出了類似的 FARSIDE任務概念,美國國家航空航天局提出了宇航員在地月L2點遙控月球背麵軟著陸和巡視探測的任務概念,以及月球背麵機器人采樣返回任務概念。這些概念尚處在評估和申請立項階段。
我國在月球探測方麵取得嫦娥一號、二號、三(san)號(hao)和(he)再(zai)入(ru)返(fan)回(hui)飛(fei)行(xing)試(shi)驗(yan)的(de)四(si)戰(zhan)四(si)捷(jie),並(bing)且(qie)已(yi)經(jing)有(you)了(le)嫦(chang)娥(e)四(si)號(hao)的(de)大(da)部(bu)分(fen)產(chan)品(pin),具(ju)備(bei)了(le)較(jiao)好(hao)的(de)條(tiao)件(jian)和(he)有(you)利(li)的(de)形(xing)勢(shi)。利(li)用(yong)嫦(chang)娥(e)四(si)號(hao)開(kai)展(zhan)月(yue)球(qiu)背(bei)麵(mian)著(zhe)陸(lu)探(tan)測(ce),實(shi)現(xian)具(ju)有(you)極(ji)強(qiang)創(chuang)新(xin)性(xing)和(he)引(yin)領(ling)性(xing)的(de)任(ren)務(wu),堪(kan)稱(cheng)既(ji)經(jing)濟(ji)又(you)實(shi)惠(hui)的(de)上(shang)佳(jia)選(xuan)擇(ze)。來(lai)源(yuan):探月與航天工程中心,王瓊
參考文獻
1. http://planetarynames.wr.usgs.gov/Feature/15415
2. Xiao L. et al (2015) A young multilayered terrane of the northern Mare Imbrium revealed by Chang'E-3 mission. Science 347: 1226-1229.
3. Zhang J et al (2015) Volcanic History of the Imbrium Basin: A Close-up Lunar Rover Yutu. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 112(17): 5342-5347.

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