【探月工程】嫦娥四號登陸月球背面有幾巴閉?  十大看點話你知

撰文:吳梓楓
出版:更新:

由中國研製的嫦娥四號探測器自上月8日升空後,終於今日(3日)登陸月球背面,並通過「鵲橋」中繼星傳回了世界首張近距離拍攝的月背影像圖,這亦是首次有人類探測器在月球背面軟着陸。

此次嫦娥四號成功登陸月球背面,媒體總結主要有以下十大看點:

看點一:為甚麽選擇探測月球背後?

從人類首次看到月亮至今,月球的月相變化、月球表面的「圖案」其實從來沒變過。因為月球的自轉與公轉同步,因此月球始終以同一面朝向地球。

雖然由於月球天平動和視差現象人類可以瞥見一小部份的月球背面,但絕大部分的月背面其實都是看不到的。需要注意的是,月球背面也能被太陽照到,並不「暗」,只不過人類看不到而已。

看點二:選擇著陸月球背面,是因為相對更難

美國、蘇聯過去進行太空競賽,均主要以探索月球正面為主。人類過去已曾經派過約20個着陸器探索月球正面,但就一直未有派出着陸器探索月球背面,這是因為在月球背面着陸的難度遠遠大於正面。不過,這次嫦娥四號成功登陸月球背面就顯示出「不是因為它簡單,而是因為它更難」的中方表態。

看點三:月球背面探測對科研界的影響

月球背面幾乎全是環形山及隕石坑(97.5%),分布比月球正面多(69%),形成原因和目前的情況只有理論解釋,缺乏實地驗證;
月球背面南極-艾特肯盆地,是太陽系第二大超級隕石坑,早在1998年,NASA的月球勘探者號就發現這裏存在水冰,而且更接近月球最原始的情況;
嫦娥四號實際著陸地點位於該區域中部的馮·卡門環形山,它以錢學森的恩師名字命名。這裏經過了強烈碰撞,極可能曾經被熔岩淹沒,各類物質含量豐富,或許留有月幔最原始的成分,保留了月球最深層的秘密;
「月球上氦三能量開發可供人類能源需求XX萬/億年」的說法,過去不時廣傳,而理論上月球背面環境更容易產生氦三;
月球背面有天然的「屏蔽」,沒有任何來自地球的輻射干擾,這意味着它有着無比完美的安靜環境做天文觀測;
月球背面的月壤也極有可能與正面大不相同。

這基本意味着第一個實現月球背面着陸的探測器將會收獲眾多獨特的科研成果,對世界航天和天文界都將是巨大的貢獻。

北京航天飛行控制中心科研人員正緊張關注嫦娥四號登陸的情況。(新華社)

看點四:嫦娥四號探測器的訊號被月球擋住了的應對方法 

嫦娥四號探測器可透過早已布置好的訊號中繼衛星,作全程訊號支持。從上個世紀六十年代開始,美國NASA就一直在提設想、論證,但從未實踐過。目前,中國已經完成了這一任務,中國早在2018年5月份就成功部署「鵲橋號」中繼衛星,在月球背後6.5萬公里之外的地月拉格朗日二點附近Halo軌道簇上運行。這是人類歷史上首個月球訊號中繼衛星,架起了地球和月球背後的「鵲橋」,它將全程見證嫦娥四號的探測過程,也將負責嫦娥四號的全程通訊。

看點五:著陸區域到底有多複雜? 

月球背面隕石坑密布、尤其南極-艾特肯盆地的地形和高程圖異常複雜,對各種配合着陸傳感器的系統要求很高,特別是高度方面的變化速度超過了以往任何一次着陸,最大落差高達16.1公里。馮·卡門環形山屬於其中一塊核心區域,對嫦娥四號而言相當於翻越崇山峻嶺來找它。為了成功着陸並釋放月球車探測,過程中所克服的難度和意義可想而知。

看點六:為甚麽嫦娥四號4天就到月球,還遲遲不著陸? 

嫦娥四號早在2018年12月8日就出發,使用了中國目前深空探測的最強火箭長三乙改III型。3.8噸重的它僅花了4天14小時16分鐘就完成了發射、軌道校正、近月制動、進入工作軌道,是四次主要任務中最短的一個。但依然等到了2019年1月3日才進行著陸任務。 

這是為了等待時機。由於月球被潮汐鎖定,自轉與公轉相同,導致它的一天就是一年,一半是黑夜一半是白天。換做地球時間就是近14天交替的白天黑夜。在進入月球軌道後,嫦娥四號一邊測試儀器,一邊等待月球進入白天,畢竟它的主要能量來源是太陽能。

看點七:嫦娥四號著陸怎麽「走位」?

由於降落的難度大大增加,嫦娥四號的著陸方式也將作出改動。由於著陸地的獨特地貌特點,它的避障需求遠高於其他着陸任務。嫦娥四號其間要完成避障、懸停、精避障、緩速降落全過程,難度極大,這麽一個複雜的「走位」,對自主導航制導與控制要求極高。

由中國研製的嫦娥四號探測器於去年12月8日升空。(中新社/資料圖片)

看點八:嫦娥四號的能量怎麽來?

嫦娥四號主要採用太陽能電池板和充電電池組合,是很多月球探測器的基本配備。在月球的白天時份,月球上太陽能極其充沛,太陽能電池板充電,剩餘電能儲蓄下來,所有系統正常工作。晚上能量不足,只能冬眠或降低工作強度。

為應對夜晚過低的溫度,探測器還需要攜帶放射性同位素元素鈈-238,其半衰期長達88年,會源源不斷釋放熱量,做保溫用,嫦娥三號即是如此。同時,其熱量也可以收集起來用以發電。而在嫦娥四號上,中國將首次實驗自己的「核電池」技術。 

看點九:逆襲的備份

嫦娥四號原本是嫦娥三號的備份版本,但毫無疑問目前其科學和工程目標都大大超出了前者。在嫦娥四號動力下降過程中,它需要鵲橋號配合完成全部動作,這就要求對星上傳感器和核心降落輔助設備進行全新升級。   

基於過往經驗,嫦娥四號對月球車進行了一定改進,以延長使用壽命,擴大科研成果。太陽能帆板系統也升級為高效三結砷化鎵材料,能量來源更強勁。此外,在科學儀器上,為充分利用月球背後的「乾凈」天文觀測條件,新增了探測中子及輻射劑量、低頻射電和中性原子等一系列設備。除了科研,它還攜帶了一個以科普為主要目標的月面微型生態圈,裏面有幾種生物,也是人類首次進行月面生物實驗。

看點十:國際合作大突破   

嫦娥四號任務的火箭整流罩上有眾多國際機構,可以看出這是個高度國際化的任務。  在科學方面,低射頻電探測儀是與荷蘭合作,月表中子與輻射劑量探測儀是與德國合作,中性原子探測儀是和瑞典合作,月球小型光學成像探測儀是與沙特合作。   在任務成功後,嫦娥四號收集來的一手科研數據將會對外全部公開,歡迎全世界科學家共同研究。

日媒:中國在開發月球資源佔優勢

據日媒《日本經濟新聞》指,21世紀以來,目前成功讓探測器在月球著陸的只有中國,並指在全世界展開月球探測和開發競爭的背景下,中國已經領先一步。 日媒《朝日新聞》亦報道指,中國此次的舉動為未來中國在資源開發領域佔據優勢奠定了基礎,中美間在宇宙開發領域的霸權爭奪呈現出白熱化的趨勢。

文章稱,有學者指出,月球的北極南極地帶太陽光照射不到的地區存在着水資源,月球表面還有可能存在著重要的核燃料氦3。中國在月球研究領域取得的優勢,未來能在資源開發中體現出來。