嫦娥四號 人類探月工程里程碑

嘯風

2019年1月11日，中國探月工程嫦娥四號任務傳來捷報，嫦娥四號著陸器、玉兔二號巡視器順利完成互拍成像，任務取得圓滿成功。這意味著作為中國探月工程的重要一步，嫦娥四號在人類歷史上首次實現了航天器在月球背面軟著陸和巡視勘察，首次實現了地球與月球背面的測控通信，在月球背面留下了中國探月的第一行足跡，在揭開了古老月背的神秘面紗同時，更開啟了人類探索宇宙奧秘的新篇章。

回溯歷史，自中國探月工程實施以來，目前已先后成功完成了嫦娥一號、二號、三號、再入返回飛行試驗、嫦娥四號等5次任務。以此次嫦娥四號任務圓滿成功為標志，我國探月工程四期和深空探測工程全面拉開序幕。

6個“首次”創新

據了解，嫦娥四號探測器包括兩器一星，即月球軟著陸探測器、月面巡視探測器、“鵲橋”中繼衛星，飛行過程包括發射、地月轉移、環月、動力下降等階段。

2018年12月8日2時23分，我國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭成功發射嫦娥四號探測器，開啟了月球探測的新旅程。2019年1月3日，經過26天38萬公里的漫長跋涉，嫦娥四號在舉世矚目之下成功踏上月球背面，實現了人類探測器首次月背軟著陸。

2019年1月11日，國家航天局宣布：嫦娥四號著陸器和玉兔二號巡視器正常分離，兩器完成互拍，地面接收圖像清晰完好;中外科學載荷探測數據正常下傳;“鵲橋”中繼衛星有效支撐測控通信需求;著陸器、巡視器、中繼星狀態良好，達到既定工程目標;工程任務轉入科學探測階段，探月工程嫦娥四號任務取得圓滿成功。

自2004年黨中央、國務院批準探月工程立項以來，為了貫徹落實2020年前實現“繞、落、回”三步走的大目標，我國先后實施了嫦娥一號、二號、三號、再入返回飛行試驗等四次任務，加上這次嫦娥四號的成功，探月工程已經取得“五戰五捷”。

2019年1月14日，國家航天局副局長、探月工程副總指揮吳艷華在國務院新聞辦的新聞發布會上，一口氣用了6個“首次”來概括嫦娥四號任務的創新：首次實現月球背面軟著陸與巡視探測，首次實現月球背面與地球的中繼測控通信，首次實現在月球背面著陸器和月球軌道微衛星的甚低頻科學探測，運載火箭多窗口、窄寬度發射和入軌精度達到國際先進水平，首次進行超地月距離的激光測距技術試驗，首次在月面開展生物科普展示，首次開展國際合作載荷搭載和聯合探測。

聯合國外空司迪皮蓬司長表示：嫦娥四號任務標志著空間探索歷史上一個令人難以置信的里程碑，這不僅是中國取得的巨大成功，也是國際航天界邁出的一大步。

為什么要選擇月球背面

由于月球自轉周期和公轉周期相等，加上被地球潮汐鎖定，地球強大的引力讓月球總是一面朝向地球，人類在地球上只能看見月球的正面。從20世紀50年代開始，人類陸續向月球發射了100多次探測器，但還從沒有探測器在月球背面著陸開展就位探測。在過去60年的人類月球探測史上，月球背面始終是一塊未被抵達的處女地。

那么，嫦娥四號為什么要落到月球背面？中國科學院院士、中國月球探測工程首席科學家歐陽自遠揭示了其中的秘密。

目前，全球已進行過一百多次探月活動，對月球背面開展過地形地貌影像圖的編制和載人環月飛行對月球背面的觀測。1959年蘇聯的月球3號首次編制出第一幅月球背面影像圖，1968年美國的阿波羅8號第一次實施了載人環月飛行，觀測月球背面的地形地貌，但是從來沒有一個探測器在月球背面進行軟著陸。于人類而言，月球背面仍猶如一個“秘境中的秘境”，有許多未知等待探測。

“通過對月球正面的探測，人類基本掌握了月球正面演化的歷史，而月球背面則記錄著月球更古老的歷史。”歐陽自遠說，“月球背面的地質情況與正面有所不同，研究這里的地質演化歷史，對探索月球的形成和長達40多億年的歷史具有重要的意義”。

另外，來自宇宙空間的電磁波只能被地球接收到一部分，而地球的電離層又對低頻輻射電磁波產生嚴重干擾，低頻輻射電磁波難以在地球表面和月球正面被人類接收到。因此，科學家們一直希望找到一個地方，去研究來自宇宙空間的低頻電磁信號。

“月球背面是科學家們夢寐以求的地方。”歐陽自遠說，因為在那里是接收低頻輻射的一個完美的場所。“只有到月球背面去，才能夠獲得這些人類從未得到過的信息，而這些信息將蘊藏豐富的科學內容”。

報道顯示，嫦娥四號此次登陸月球背面的科學任務主要是開展月球背面低頻射電天文觀測與研究：開展月球背面巡視區形貌、礦物組份及月表淺層結構探測與研究，充實和完善月球最古老時期的演化歷史：試驗性開展月球背面中子輻射劑量、中性原子等月球環境探測研究。

破解宇宙謎題

圓滿完成兩器互拍的人物之后，嫦娥四號著陸器和玉兔二號巡視器將在月球開始長期駐留月背的生活。在迎接月背嚴酷環境考驗的同時，嫦娥四號著陸器和玉兔二號巡視器肩負了觀天測地破解宇宙謎題的重要使命。

由于長期受到隕石的沖擊，月球背面月表環境更為嚴酷。月球上白晝時溫度最高達150攝氏度，黑夜時低至零下180攝氏度，一個夜晚相當于地球14天。如何度過炎炎晌午，如何在漫漫長夜里抵御嚴寒，對“嫦娥”和“玉兔”都是很大的挑戰。

針對這些問題，科研人員們已提前做了考慮。月夜降臨時，玉兔二號會找好棲身之所，收起桅桿，合上太陽翼，同著陸器一起休眠。直到太陽照射到太陽翼的電池片上，沉睡的“嫦娥”和“玉兔”才會被喚醒，開啟新的旅行。

中國探月工程總設計師吳偉仁院士介紹說，玉兔二號還對電纜鉤掛系統進行了電纜最小化裸露改進，針對鉤掛、摩擦等應用場景做了上千次試驗，大幅提升了整體可靠性。

在解決了“生存”的問題后，嫦娥四號著陸器和玉兔二號巡視器的肩負的科學任務可謂滿滿當當，歸納起來主要有3個方面。

第一個是“耳聽”，聽來自宇宙深處的微弱電磁信號。

嫦娥四號著陸器和中繼星上分別安裝了中國研制的低頻射電頻譜儀和中-荷合作研制的低頻射電探測儀。到月球背面開展低頻射電天文觀測是天文學家夢寐以求的。中科院月球與深空探測總體部主任鄒永廖說，這樣的天文觀測是研究太陽、行星及太陽系外天體的重要手段，也將為研究恒星起源和星云演化提供重要資料。

第二個是“眼觀”，觀察月球剖面的物質成分。

玉兔二號裝備了一臺測月雷達，配合全景相機、地形地貌相機和紅外成像光譜儀，可以獲取集地形地貌、物質成分、淺層結構于一體的綜合地質剖面。這個剖面一旦建立，對揭示著陸區域地質演化歷史、演化細節將有重大貢獻。

第三個是“手摸”，觸摸月球表面的獨特環境。

嫦娥四號上的載荷還將對月面中子與輻射劑量、中性原子等月表環境進行探測，研究宇宙輻射、太陽風與月面物質相互作用的情況。

全球航天國際交流與合作的典范

作為新時代中國航天自主創新、探索未知、造福人類的重大科學實踐活動，中國探月成為全球航天國際交流與合作中的重要力量。本次嫦娥四號任務實現了多個方面的創新，其中就包括了首次開展國際合作載荷搭載和聯合探測。

2015年4月，中國國家航天局正式向國際社會征集搭載載荷，一共收集到10多個國家近20臺搭載申請建議。經過遴選以后，最終著陸器上德國研制的月表中子及輻射劑量探測儀、巡視器上瑞典研制的中性原子探測儀、“鵲橋”中繼星上荷蘭研制的低頻射電探測儀、哈工大微衛星上沙特研制的微型成像相機，伴隨著嫦娥四號飛向月球，書寫了世界各國科學家攜手探索宇宙奧秘的新篇章。

國家航天局副局長、探月工程副總指揮吳艷華介紹，除了這四臺國外載荷以外，在嫦娥四號上，中國還與俄羅斯合作研發了同位素熱源以保障嫦娥四號探測器安全度過月夜，并與歐空局在深空測控方面相互支持。

另外，中國與美國方面也進行了合作，中國利用正在月球軌道上運行的美國月球觀測衛星（以下簡稱LRO）對嫦娥四號探測器進行了觀測。

吳艷華透露了當時雙方合作的一些細節：本次嫦娥四號任務，美國NASA提出希望利用LRO來觀測嫦娥四號著陸時月塵信息，供科學家研究。就此，雙方科學家通過電視電話會議進行了密切溝通。

“最終，美方將他們衛星有關信息告訴了中方，中方也及時把嫦娥四號著陸經緯度、著陸時間告訴了美方。”吳艷華稱，這個合作是科學家共同的愿望，因為監測的數據都是為了探索宇宙奧秘，這是世界各國的共同責任，尤其航天大國、航天強國更應該突出合作。

據悉，在接下來即將啟動的月球南極著陸任務中，中國將向國際社會在軌道器和著陸器上分別提供十公斤的載荷搭載機會。同時，李國平表示，正在軌運營的“鵲橋”中繼衛星，后續還有三到五年的壽命，中國也歡迎國際社會利用鵲橋號中繼衛星繼續開展科學研究工作。

此外，國家航天局秘書長、新聞發言人李國平還透露了中國空間站的建設情況。他表示，中國的空間站目前正在建設過程當中，預計到2022年前后建成。而在此過程當中，中國也先后與俄羅斯、德國、法國、歐空局等多個國家和組織開展了載人航天探測方面的合作。

中國探月工程大事記

◎20世紀90年代初：在孫家棟、歐陽自遠、姜景山等一批科學家的極力動議下，中國的探月科研逐漸進入到實質的籌備階段。

◎2004年：我國探月工程正式批準立項，并命名為“嫦娥工程”。按照規劃，整個探月工程分為“繞、落、回”三個階段。

◎2007年：嫦娥一號任務繞月探測，實現了中華民族千年奔月夢想。

◎2010年：嫦娥二號成功發射，獲得國際最高7米分辨率全月影像圖，飛至日地拉格朗日L2點進行環繞探測，并對700萬公里外的圖塔蒂斯小行星進行高精度飛越探測。

◎2013年：12月2日，西昌衛星發射中心用“長征三號乙”運載火箭成功將嫦娥三號探測器發射升空。12月14日，嫦娥三號探測器在月球表面預選著陸區域成功著陸，標志著中國成為世界上第三個實現地外天體軟著陸的國家。12月15日，嫦娥三號著陸器、巡視器順利完成互拍成像，標志著中國探月工程二期取得圓滿成功。

◎2014年：再入返回飛行試驗任務圓滿成功，突破和掌握了航天器以接近第二宇宙速度再入返回關鍵技術，為我國正在實施的月面采樣返回及未來深空探測奠定了堅實的基礎，創造了月球探測史的中國紀錄。

◎2018年5月21日：在西昌衛星發射中心，長征四號丙運載火箭成功發射“鵲橋”中繼衛星，并圍繞地月-拉格朗日L2點穩定運行，實現地球與月球背面的測控及中繼通信。

◎2018年12月8日：在西昌衛星發射中心，長征三號乙運載火箭成功發射嫦娥四號探測器，開啟了月球探測的新旅程。

◎2018年1月3日：嫦娥四號成功著陸在了月球背面東經177.6度、南緯45.5度附近的預選著陸區，月球背面真正意義上第一次成功留下了人類探測器的身影，隨后嫦娥四號傳回了人類探測器在月球背面拍攝的第一張圖片。

◎2019年1月11日：探月工程嫦娥四號任務取得圓滿成功，在人類歷史上首次實現航天器在月球背面軟著陸和巡視探測，首次實現了地球與月球背面的測控通信，同時也標志著我國探月工程四期和深空探測工程全面拉開序幕。

◎2019年底：實施嫦娥五號月面采樣返回任務。

◎2020年前后：實施我國首次火星探測任務。

（環飛整理）