月球背面：中國探月工程的創新之路

科普作家，著有《貓、愛因斯坦和密碼學：我也能看懂的量子通信》《機器新腦》

“咔察！\"\"玉兔二號\"在月球上工作時，要承受月表晝夜 溫差“冰火兩重天”的嚴酷考驗一從午間的 高溫到子夜的 極寒。

這臺被網友稱為“史上最慘打工兔\"的月球車，此刻正窩在“馮·卡門撞擊坑\"里，用全景相機拍攝照片一別誤會，它可不是在怠工，而是根據人類工程師的行動指令進行拍攝記錄，并把相關的數據包傳回北京航天飛行控制中心。

在今天看來，登月似乎已不足為奇。早在1969年，美國的“阿波羅11號\"就已實現了人類歷史上的第一次登月，到1972年共實現6次載人登月，帶回381.7千克月壤樣本。

不同于美國“阿波羅計劃\"聚焦于載人登月的政治象征，中國選擇了一條更務實的登月路徑：實行“繞、落、回\"三步走戰略，用三代月球探測器構建完整的技術鏈條。“嫦娥一號\"（2007）完成了首幅7米分辨率全月地形圖；“嫦娥三號\"（2013）實現了虹灣地區軟著陸；“嫦娥五號\"（2020）攻克了月面起飛難關，采樣密封技術使月壤氦-3含量檢測精度達到0.01ppm。這些遞進式突破，使中國成為唯一掌握“繞、落、回\"全套登月技術的國家，為后續月球科研站的建設奠定了基礎。

美國人雖然多次登月，但那都是在月球正面。

月球背面是一個神秘的存在，因為月球始終以正面朝向地球。這種現象源于“潮汐鎖定”：月球在形成初期自轉較快，但地球引力引發的潮汐摩擦逐漸消耗其自轉動能，最終使月球自轉周期與公轉周期同步，月球就像被引力的無形繩索拴住的鏈球，永遠以同一面朝向地球。

人類探測器曾經拍攝過月球背面的照片，但首次實現月球背面安全著陸的，是“嫦娥四號\"攜帶的\"玉兔二號”。2019年1月3日，“嫦娥\"帶著“玉兔”，在月球背面南極－艾特肯盆地的\"馮·卡門撞擊坑\"完成歷史性著陸，其著陸精度達到 ± 1 6 米。這個直徑約186千米的巨坑，保存著太陽系最古老的撞擊遺跡。選擇在此處登陸，是因為科學家相信這里的月幔物質可能被撞擊、拋射到月球表面。找到它們就像打開地質時間膠囊，能揭示月球45億年前形成時的原始成分。

登月的“玉兔\"攜帶了兩套工具：一把電動鏟和一臺自動鉆機。就像我們在海邊沙灘挖沙那樣，“玉兔\"用鏟子挖表面被太陽曬過的沙子（表取），又用鉆機插進沙層底部，通過吸管抽取潮濕的深層樣本（鉆取）。蘇聯20世紀70年代使用的無人登月探測器只能在月球表面刮取約30厘米深的土壤，而中國的鉆機像地質學家用的巖芯取樣器，能從2米深處提取出未受太陽輻射影響的古老月壤。

1978年，美國贈予中國1克“阿波羅月巖”樣本時恐怕不會想到：45年后，中國科學家會在《自然》雜志發表相關論文，指出“嫦娥五號\"帶回的月壤比“阿波羅月巖\"樣本年輕10億年。這個時間差，相當于在地質史上發現了從恐龍滅絕到人類誕生之間的空白篇章。

在內蒙古四子王旗的“嫦娥五號\"著陸場，“嫦娥五號\"帶回的1731克月壤被分裝進特制容器。當美國科學家排隊申請樣本時，中國團隊已從中發現了新礦物“嫦娥石”，并證實月球直到20億年前仍有火山活動。

月球正面是平坦的月海，而月球背面布滿了撞擊坑和崎嶇的高地。“馮·卡門撞擊坑”表面的物質并非源于自身，而是來自隔壁的“芬森撞擊坑”，它比前者晚3億年形成。“玉兔二號\"在“馮·卡門撞擊坑\"發現了40億年前的“克里普巖”，這種富集鉀、稀土元素的巖石為“月球巖漿洋\"理論提供了關鍵證據。科學家由此推測出，幾十億年前的月球比現在軟得多，覆滿一層滾燙的巖漿。通過分析不同年代撞擊坑的分布，科學家重現了月球經歷的“晚期重轟炸期”：約40億年前，太陽系殘留的星子曾如暴雨般轟擊內行星，剛形成的月球處于熔融狀態，整個表面覆蓋著深達1000千米的巖漿海洋。這種熾熱的“巖漿餡\"主要由硅酸鹽礦物組成，溫度超過

設計壽命只有3個月的“玉兔二號”，靠著同位素熱電機組與相變材料保溫系統在月球背面服役超過4年。它的同位素熱電機組能持續釋放2瓦熱量，配合18層復合保溫材料，使設備艙溫度始終穩定在 至 區間。這種節能模式讓它熬過許多個長達14天的月夜，已累計行駛1459米，打破蘇聯“月球車2號\"保持了49年的紀錄。

月球背面的永久陰影區可能存在水冰沉積，這里面或許保存著太陽系形成初期的揮發物質。更有意思的是，月球背面完全屏蔽了地球的無線電干擾，成為架設低頻射電望遠鏡的理想場所。“玉兔二號\"攜帶的探測儀已捕捉到來自宇宙深處的低頻電磁波，這些信號可能包含早期恒星誕生的秘密。

月球極區水冰開發的技術體系，為建設國際月球科研站提供關鍵資源保障。

2026年，“嫦娥七號”將帶著新版“玉兔”，代表人類首次探索月球南極的水冰。那些嶄新的探測數據將徹底改寫人類對月球水資源分布的認知，幫助我們在月球上建立永久基地。

展望不遠的2030年，中俄兩國主導的國際月球科研站將進入建設高峰。這里面包含了諸多中國式創新：用月壤3D打印的居住艙、從鈦鐵礦提取氧氣的原位系統、基于量子通信的月球互聯網……·

從敦煌壁畫上的飛天，到文昌發射場的火箭，中國人正在將神話變為現實。

或許某天，當新來的宇航員在月球基地上巡視，他會看到這樣的一段墓志銘：“‘玉兔二號'月球車在此安眠。它告訴我們，地球是人類的搖籃，但人類不會永遠被束縛在搖籃之中。\"