嫦娥四號：探索月球背面的先行者

程醉

嫦娥四號是嫦娥四號登月探測器的簡稱，它是我國嫦娥繞月探月工程計劃中嫦娥系列的第四顆人造繞月探月衛星。嫦娥四號由月球軟著陸探測器和月面巡視探測器組成。在它之前，嫦娥一號、嫦娥二號、嫦娥三號都已經發射升空。特別是嫦娥三號，更是已經成功軟著陸于月球雨海西北部。

然而，作為嫦娥三號的備份，嫦娥四號差一點兒就被“雪藏”了起來。原來，在嫦娥三號發射成功之后，科學家們曾計劃不再發射嫦娥四號，而是直接發射嫦娥五號地月采樣往返探測器。

不過嘛，世事難以預料。科學家們一琢磨，嫦娥四號這么先進的探測器留著不用怪可惜的，并且咱們不是還有月球背面沒有探測過嗎？于是，經過一番詳細的論證之后，決定派嫦娥四號去實現人類歷史上首次在月球背面的軟著陸。

月球背面？月球不是自己也在轉嗎？哪兒又是月球背面呢？

原來，由于被地球引力鎖定，月球的自轉與公轉周期相同和天平動（月球相對于地球的視運動）的作用等原因，在地球上永遠只有約59%的月面能被觀測到。也就是說，月球背面41%的地方始終受月球阻擋。第一個親眼看到月球背面的太空人威廉·安德斯描述說：“月球背面看起來像我在孩提時玩過一段時間的沙堆，它們全都被翻起來，沒有邊界，只是一些碰撞痕跡和坑洞。”

由于人類從未涉足過月球背面，我們對那里的情況知之甚少。所以，古往今來各種有關月球背面的神秘傳聞甚囂塵上。神秘論者甚至認為，月球背面就是外星人潛伏的基地……

實際上，月球背面并非大多數人想象中的那樣，永遠處于黑暗之中。當我們看到月球向陽的一面，也就是我們所說的滿月時，月球背面確實是黑暗的；但是當我們看到月球背向太陽的那一面，也就是月初月牙兒時，月球背面則是光明的。

由于是人類的探測器第一次在月球背面著陸，嫦娥四號探測月球背面的難度很大。眾所周知，月球沒有大氣層，所以我們不能使用降落傘來減速，只能是一邊降落，一邊用變推力發動機把速度降下來。為避開大石頭和大坑，在距月面約100米時，嫦娥四號還必須能像直升機一樣懸停，進行自主避障。

探測的難度之大，不言而喻。但是，嫦娥四號對于月球背面進行的科研價值卻很大。它不但可以對月球背面的環境進行探測，還可以對月球背面的表面、淺深層、深層進行研究等。更重要的是，它還能利用月球背面屏蔽地球無線電干擾的獨特條件，開展空間科學領域最前沿的低頻射電天文觀測。

因此，嫦娥四號除搭載我國各種先進設備和儀器之外，還將搭載荷蘭的低頻射電探測儀、德國的月表中子與輻射劑量探測儀、瑞典的中性原子探測儀以及沙特的月球小型光學成像探測儀4臺國際合作科學載荷，共同飛赴月球探索宇宙科學的奧秘。

距離人類第一個探測器登陸月球已過去了近60年，距離人類第一次登陸月球也將近50年了，為什么我們一直沒辦法到月球背面去走一走、看一看呢？

原來，正是由于在地球上永遠看不到月球的背面，在月球背面著陸的探測器不能直接和地球站進行測控通信和數據傳輸，我們也就無法對探測器進行實時控制。這正是至今全世界還沒有一個國家的月球探測器在月球背面軟著陸的主要原因。

那咱們的嫦娥四號在月球背面著陸后，我們怎么和它聯系呢？

通信這點小事可難不住科學家們。2018年5月21日5點28分，我國在西昌衛星發射中心用長征四號丙運載火箭，成功將探月工程嫦娥四號的中繼衛星“鵲橋”發射升空。

“鵲橋”調整到位后，將在距離地球約48萬千米，距離月球約8萬千米的地月拉格朗日L2點的使命軌道上相對于地月保持基本靜止的狀態。它的任務是在地球站與在月球背面著陸的探測器之間搭建一座用于通信聯系的“橋梁”。從而能保證地球站與嫦娥四號探測器的實時通信，徹底解決月球背面“看不見、摸不著、無法通信”的問題。

“鵲橋”是一顆CAST100平臺的小衛星，設計壽命5年，只有425千克重，能自己調整姿態和變換軌道，還帶了一面直徑4.2米的大天線，能夠和地面進行2M的高速通信，與嫦娥四號著陸器和巡視器的通信速度也能達到100k以上。它所處的地月拉格朗日L2點，位于月球的背后，是地月引力的平衡點之一。

嫦娥四號預計在2018年下半年啟程前往月球，完成人類首次在月球背面著陸、探測、巡視的壯舉。作為先頭部隊的“鵲橋”號中繼衛星已經出發，正在日夜兼程趕往預定地點的路上……

（編輯 文 墨）