【香港商报网讯】据新华社消息，2019年1月3日10时26分，嫦娥四号探测器自主着陆在月球背面南极-艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内，并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图，揭开了古老月背的神秘面纱。

　　此次任务实现了人类探测器首次月背软着陆，首次月背与地球的中继通信，开启了人类月球探测新篇章。

　　据环球时报报道，在经过26天的“长途跋涉”并“养精蓄锐”之后，1月3日上午10点26分，低调得似乎都有些淡出公众视野的嫦娥四号月球探测器厚积薄发，完成了人类史航天史上的一项壮举——成功软着陆在月球背面的南极-艾特肯盆地冯卡门撞击坑。至此，这项略显“隐忍不发”色彩的“月球远征计划”终于度过了最困难和最惊险的时刻。

　　与六年前那次牵动亿万人神经的“嫦娥三号”月球正面软着陆任务相比，今天成功着陆在月球背面的“嫦娥四号”既“默默无闻”，同时也要“孤勇”许多。六年前的“嫦娥三号”探测器是在先前“嫦娥二号”探月卫星所获取的超高分辨率图像的引导下迈出了中国人在月球上的第一步，而今日的“嫦娥四号”则是在没有精确地形成像做参考的情况下踏出了全人类的在月球背面的第一步。

　　嫦娥二号获取的月球正面虹湾地区局部三维景观图

　　此外，由于月球独特的形貌构造，“嫦娥四号”所去往的月球背面南极-艾特肯盆地地形状况要比月球正面复杂许多。与月球正面的“千里平畴”相比，月球背面遍布着大量的高山、撞击坑和环形山，地势十分陡峭，难以找到大片的平坦区域用于着陆。

　　2013年“嫦娥三号”在软着陆于月球雨海西北部虹湾地区时，整个着陆过程所经区域地形起伏变化小，整体呈现为一个由南向北的缓坡，据了解，“嫦娥三号”月球正面着陆区地形起伏仅800米。而此次“嫦娥四号”着陆的月球背面南极-艾特肯盆地高山峡谷交错，整体地形忽高忽低，着陆区地形起伏达到了6000米。因此，此次月球背面软着陆任务中，真正适合嫦娥四号着陆的区域大概相当于嫦娥三号的二十分之一，这势必要求嫦娥四号必须要有更高的着陆精度，从“粗放型”的着陆方式向“精细化”升级。

　　嫦娥三号着陆的月球正面虹湾地区局部地形

　　日本“月亮女神”月球探测器拍摄的月球背面南极-艾特肯盆地局部地形

　　据航天科技五院“嫦娥四号”总设计师孙泽洲介绍，如果说“嫦娥三号”是以一个抛物线的形式着陆，那么“嫦娥四号”就近乎于是垂直着陆。这种着陆方式，将先前着陆器在主减速段结束后由斜向前运动的轨迹改为垂直向下定点运动的轨迹，与之相应的是“嫦娥四号”的着陆导航敏感器的性能就必须进一步提升，需要增加着陆导航敏感器的作用距离，使得“嫦娥四号”能够看得更远、飞得更稳、落得更准。

　　图片来源：中国航天科技集团公司官方微信

　　1月3日上午十点一刻左右，行至月球背面人类“目力不及之地”的“嫦娥四号”开始自主执行我国第一座深空测控站——佳木斯站为它“精心准备”的预定指令，着陆器上7500N空间变推力发动机开机，以大约每秒钟1.7公里速度环月飞行的“嫦娥四号”在月球背面离月表15km高处的近月点开始实施动力下降。5分钟后，着陆器上的降落相机开机，此时，“嫦娥四号”已经可以看见他即将踏足的那片人类未至之地了。

　　佳木斯站地面测控人员（吕炳宏、骆成摄）

　　随后，“嫦娥四号”通过“鹊桥”中继卫星传回了实时画面。荒凉的月面上，密布的陨石坑，这块地形奇特到充满科幻色彩的土地，反衬出人类探索未知的勇气。

　　在进行快速姿态调整，完成光学粗避障之后，离月面仅“一步之遥”的“嫦娥四号”暂缓脚步，悬停在距月面约100米的空中。接下来它只有不到30秒的时间，用自身的三维成像敏感器对着陆区进行精障碍检测，最终在这片怪石嶙峋之地选出一方最安全的着陆点。

　　10点26分，“嫦娥四号”的着陆腿稳稳地“站”上月面，“嫦娥四号”成功着陆！中国的“嫦娥四号”成为了人类历史上第一个在月球背面成功实施软着陆的人类探测器！

　　测控中心现场（葛立鑫摄）

　　这也是2013年“嫦娥三号”成功着陆月球正面之后，中国探测器再度造访月球，中国也因此成为世界上第一个在月球正面与背面均成功完成探测器软着陆的国家！

　　作为中国探月工程实现最终月球采样返回之前承前启后的关键一步，“嫦娥四号”实现人类探测器首次在月球背面软着陆的实际意义要远大于象征意义。它不远万里，突破重重险阻来到月之暗面，必然要走走看看，有一番作为。接下来，它将不负重托，利用携带的荷兰研制的低频射电探测仪聆听遥远宇宙的声音；利用德国研制的月表中子与辐射剂量探测仪，“勘探” 深埋月下的“矿藏”；还将利用瑞典研制的中性原子探测仪，测量太阳风粒子在月表的作用。此外，“嫦娥四号” 还搭载有一项由重庆大学牵头研制的科普载荷——“月面微型生态圈”，在荒凉月表上培育唯一的生命。

　　这些通过国际合作的形式，以技术指标先进性、科学目标创新性为原则，面向全球征集产生的科学载荷，不仅体现了各国在相关领域的技术优势，还凸显了我国探月工程开放合作的理念。

　　今年恰逢人类探索月球60周年，同时也是人类实现首次载人登月三十周年，几十年前，完成人类一系列载人登月飞行任务的阿波罗计划以美国总统肯尼迪的那句：“我们选择去月球,不是因为它很容易，而是因为它很难” 为开端，然而在这番豪言壮语的背后，却是人类首个载人登月任务是源自于美苏争霸的事实。

　　与人类过往的疯狂所不同的是，中国人的探月工程始终都怀揣着人类命运共同体的梦想，践行着开放合作的理念。在我国探月工程之初，我们所获得的全月球影像与数据，都是以开放的姿态面向国际，供全球的科学家使用。

　　嫦娥四号着陆月球，十大看点告诉你到底有多牛！

　　据微信公号“科学大院”报道，嫦娥四号探测器实现人类探测器首次在月球背面软着陆，它对中国探月、乃至整个人类探月，到底有多大意义？十大看点为你全方位解读。

　　看点一：为什么选择探测月球背后？

　　地球上每天都有无数人举头望明月，对着它发出各式各样的感慨。但极少有人意识到，从他们第一次看到月亮至今，除了月亮“形状”（月相）的变化，月球表面的“图案”其实从来没变过，甚至最早人类远祖古猿看到的月亮和今人并无区别。

　　道理很简单：

　　通过亿万年的努力，巨大的地球把月球牢牢得实现了潮汐锁定，使它围绕地球一圈的公转周期完全等于自身转动。从地球上就只能看到当初它被固定朝向地球的一面。虽然由于月球天平动和视差现象可以瞥见一小部分背面，但绝大部分都是看不到的。我们称之为“月球背面”，在一些文艺作品中，还被艺术得称为“月之暗面”。需要注意的是，月球背面也能被太阳照到，并不“暗”，只不过人类看不到而已。

　　看点二：“我选择着陆月球背后，不是因为它简单，而是因为它更难”

　　人类月球探测、甚至人类航天的巅峰就是大名鼎鼎的阿波罗登月工程，它留下了载入史册的三句话：

　　肯尼迪总统说过两句：“我们要在这个十年结束前，把宇航员送上月球，再安全送回来”，“我们选择登月，不是因为它简单，而是因为它很难”。

　　经过无数航天人的努力，终于在1969年7月20日，由阿姆斯特朗说出了最著名的那一句：“这是我的一小步，却是全人类的一大步”。

　　到中国嫦娥三号时，人类已经在月球正面有过20个着陆器，然而背面为0（图源：Wikipedia）

　　但是，所有的阿波罗载人任务、甚至苏联和美国的其他无人着陆月球任务都集中在月球正面，对这里人类已经了解得非常多。现在，不仅顶级科学家可以每天用激光精确监测地月距离和表面情况，普通天文爱好者也可以用望远镜了解月球正面的每一个月海、每一座环形山。阿波罗计划甚至送了12名宇航员登陆月球正面、还带回了382千克的单体样本。

　　之所以一直探测正面、在正面着陆，却从不去背面，一个重要原因就是背面着陆的难度大大难于正面。

　　因为苏美太空竞赛的走向逐渐变成“耗资不菲但收获有限”，二者先后放弃了月球探测。也给人类的月球探测留下了一个大挑战：谁能成功着陆月球背面？我们要因为难，就不去了吗？

　　嫦娥四号做出了回答：“我选择着陆月球背后，不是因为它简单，而是因为它更难”。

　　看点三：月球背后探测会给科研界带来什么？

　　直接划重点：

　　a. 月球背面几乎全是环形山/陨石坑（97.5%），比正面多得多（69%），形成原因和目前的情况只有理论解释，缺乏实地验证；

　　b. 月球背面南极-艾特肯盆地，是太阳系第二大超级陨石坑，早在1998年，NASA的月球勘探者号就发现这里存在水冰，而且更接近月球最原始的情况；

　　c. 嫦娥四号实际着陆地点位于该区域中部的冯·卡门环形山，它以钱学森的恩师的名字命名。这里经过了强烈碰撞，极可能曾经被熔岩淹没，各类物质含量丰富，或许留有月幔最原始的成分，保留了月球最深层的秘密；

　　d. “月球上氦三能量开发可供人类能源需求XX万/亿年”的说法，相信大家已经看过很多了，而理论上月球背面环境更容易产生氦三；

　　e. 月球背面有天然的“屏蔽”，没有任何来自地球的辐射干扰，这意味着它有着无比完美的安静环境做天文观测；

　　f. 月球背面的月壤也极有可能与正面大不相同。

　　月球正面（左）和月球背面（右）看起来截然不同（图源：NASA）

　　以上，基本意味着第一个实现月球背面着陆的探测器将会收获众多独特的科研成果，对世界航天和天文界都将是巨大的贡献。

　　看点四：月球挡住了，信号咋办？

　　既然月球挡住了背面，就要布置一颗信号中继卫星，为着陆器做准备和全程信号支持。从上个世纪六十年代开始，NASA就一直在提设想、论证，但从未实践过。目前，中国已经完成了这一任务：早在今年5月份，就成功部署了“鹊桥号”中继卫星，在月球背后6.5万公里之外的地月拉格朗日二点附近Halo轨道簇上运行。

　　鹊桥号中继星与地球、月球的轨道关系（图源：吴伟仁等）

　　这是人类历史上首个月球信号中继卫星，架起了地球和月球背后的“鹊桥”，它将全程见证嫦娥四号的探测过程，也将负责嫦娥四号的全程通信。

　　看点五：着陆区域到底有多复杂？

　　月球背面陨石坑密布、尤其南极-艾特肯盆地的地形和高程图异常复杂，对各种配合着陆传感器的系统要求很高。尤其是高度方面的变化速度超过了以往任何一次着陆，最大落差高达16.1千米。冯·卡门环形山属于其中一块核心区域，对嫦娥四号而言，相当于翻越崇山峻岭来找它。

　　如果把此前探测器在月球正面的着陆情形描述为小船轻轻划过湖面，嫦娥四号在月球背面的着陆就好比在风暴洋中冲浪，难度不可同日而语。

　　南极-艾特肯盆地的地形图复杂程度远超其他地方，图中标注处即冯·卡门环形山（图修改自：Garrick-Bethell and Zuber）

　　为了成功着陆并释放月球车探测，所克服的难度和意义可想而知。

　　看点六：为什么四天就到月球，还迟迟不着陆？

　　嫦娥四号早在12月8日就出发，使用了我国目前深空探测的最强火箭长三乙改III型。3.8吨重的它仅花了4天14时16分就完成了发射、轨道校正、近月制动、进入工作轨道，是四次主要任务中最短的一个。但依然等到了2019年1月3日才进行着陆任务。

　　为什么需要这么长的时间呢？

　　是为了等待时机。

　　月球被潮汐锁定，自转与公转相同，导致它的一天就是一年，一半是黑夜一半是白天。换做地球时间就是近14天交替的白天黑夜。在进入月球轨道后，嫦娥四号一边测试仪器，一边等待月球进入白天，毕竟它的主要能量来源是太阳能。

　　光线照射形成的影子，也是着陆时判断地形的重要图像参考（图源：NASA）

　　另一方面，由于降落地点处于南极附近，它需要逐渐调整轨道倾角才能经过这里，比较耗时。同时，也要等待太阳光照在月球的角度达到理想的状态，这样所有的地貌都会有比较清晰的阴影，最大程度辅助光学设备选择并定位着陆地点。

　　网上有说法是，阿波罗登月的选择时间参考了中国的传统历法——农历，某种程度上，这个说法挺有道理，因为农历与月相一致，月相又说明了月球上太阳光照情况。这是登月设备的重要参考。

　　看点七：嫦娥四号着陆怎么“走位”？

　　由于降落的难度大大增加，嫦娥四号的着陆方式也将作出改动。由于着陆地的独特地貌特点，它的避障需求远高于其他着陆任务。

　　嫦娥三号和四号动力下降过程对比（图源：李飞等）

　　可以看出，在进入准备阶段后，嫦娥四号的轨迹不降反升，而后进入一个几乎要实现长距离垂直下降过程，期间完成避障、悬停、精避障、缓速降落全过程，难度极大。这么一个复杂的“走位”，对自主导航制导与控制要求极高。

　　看点八：嫦娥四号的能量怎么来？

　　采用太阳能电池板和充电电池组合，是很多月球探测器的基本配备。在（月球）白天，月球上太阳能极其充沛，太阳能电池板充电，剩余电能储蓄下来，所有系统正常工作。晚上能量不足，只能冬眠或降低工作强度。我国的嫦娥三号和玉兔号任务，以及苏联、美国诸多无人探测器，大都采用这个方案。

　　2013年12月2日发射的嫦娥三号和玉兔号月球车，它们能量主要依靠太阳能电池板（图源：中国航天科技集团）

　　为应对夜晚过低的温度，探测器还需要携带放射性同位素元素钚-238，它的半衰期长达88年，会源源不断释放热量，做保温用，嫦娥三号即是如此。与此同时，它的热量也可以收集起来用以发电，这就是大名鼎鼎的“核电池”，太阳系的五个使者：先锋十号、先锋十一号、旅行者一号、旅行者二号、新视野号，皆是依靠它实现了深空之旅。

　　而在嫦娥四号上，中国将首次实验自己的“核电池”技术。尽管它不是最主要的能量来源，但这个突破已经意义重大。

　　看点九：逆袭的备份！

　　嫦娥四号原本是嫦娥三号的备份版本，但毫无疑问，目前它的科学和工程目标都大大超出了前者。在嫦娥四号动力下降过程中，它需要鹊桥号配合完成全部动作，这就要求对星上传感器和核心降落辅助设备进行全新升级。

　　月面微型生态圈，带有马铃薯、蚕、拟南芥和生命支撑系统（图源：重庆大学）

　　基于过往经验，嫦娥四号对月球车进行了一定改进，以期延长使用寿命，扩大科研成果。太阳能帆板系统也升级为高效三结砷化镓材料，能量来源更强劲。对嫦娥三号已有的测月雷达等设备进行升级。

　　此外，在科学仪器上，为充分利用月球背后的“干净”天文观测条件，它新增了探测中子及辐射剂量、低频射电和中性原子等一系列设备。除了科研，它还携带了一个以科普为主要目标的月面微型生态圈，里面有几种生物，也是人类首次进行月面生物实验。

　　看点十：国际合作大突破

　　嫦娥探月工程作为中国最具标志性大型科学研究项目之一，在扩展中国航天国际影响力、甚至直接促进国际合作方面的意义对我国而言是无可取代的，而嫦娥四号任务（本质上鹊桥号中继卫星也属于嫦娥四号任务的一部分）更是为中国航天迈出了突破性的一步。

　　嫦娥四号任务的火箭整流罩上有众多国际机构，可以看出这是个高度国际化的任务（图源：中国航天科技集团）

　　在科学方面，低射频电探测仪是与荷兰合作，月表中子与辐射剂量探测仪是与德国合作，中性原子探测仪是和瑞典合作，月球小型光学成像探测仪是与沙特合作。

　　在任务成功后，嫦娥四号收集来的一手科研数据将会对外全部公开，欢迎全世界科学家共同研究。一言以蔽之：嫦娥工程是近些年中国航天在国际上最大的一张名片，造成广泛影响的同时，也在行业内外得到了很多关注，是我国航天对外开放吸引合作的最佳平台。

　　因而，眼前的嫦娥四号，不仅是中国的，更是全世界的。它的科学和工程意义，对整个人类而言都是重大突破。