【文匯網訊】2018年12月8日02時23分，搭載嫦娥四號月球探測器的長征三號乙運載火箭順利升空，「嫦娥」再次開啟耗時約半個月的「奔月之旅」。與之前「奔月」的姐妹們不同，這次嫦娥四號瞄準的是人類探測器從未抵達過的月球背面，「不論是探地形還是探月壤成分，嫦娥四號都是代表人類第一次獲得一手數據」，嫦娥四號探測器項目執行總監張熇如此說。美國《福布斯》雜誌12月5日文章稱，中國開展的是一項勇敢無畏的登陸月球使命。
我國探月工程嫦娥四號探測器成功發射 開啟人類首次月球背面軟著陸探測之旅。新華社
嫦娥四號這次「奔月之旅」將實現三個國際首次、一個國內首次。即，國際上首次月球背面軟著陸和巡視探測，國際上首次月球拉格朗日L2點中繼與探測，國際上首次月基低頻射電天文觀測，國內首次實測月夜期間淺層月壤溫度。
由於月球自轉週期和公轉週期相等，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，所以我們在地球上只能看見月球的正面，而背面永遠也看不見。月球背面到底是啥樣，嫦娥四號將第一次身臨其境觸摸它。
古人觀月，並非完全看不到月球背面。據五院科研人員介紹，月球存在著「天秤動」，像鐘擺一樣來回擺動，因此，至少有10%至20%的月球背面的邊緣地帶可以從地球上看到，比如一個跨越1000千米的撞擊盆地東海。
1959年10月7日，蘇聯「月球三號」探測器傳回月球背面的第一張照片後，月球背面的「真容」就第一次被揭開了。依照這些珍貴的照片資料，蘇聯在1960年11月6出版了第一份月球背面地圖，一年之後，又製作了第一個月球儀，更加清晰的呈現出月球背面的初步特徵。在1965年7月20日，蘇聯「探測器三號」傳送回了25張畫質更好的月球背面照片，分辨率比「月球三號」高了許多，從照片中可以看到月球背面有一條長數百千米的鏈狀隕石坑。1967年，蘇聯根據這批照片出版了包含4000個新發現的月球背面地形目錄的地圖，同年發佈了第一份比例為1:5,000,000完整的月面圖和修訂後完整的比例為1:10,000,000月球儀，月球95%的表面都在上面呈現了出來。
人類首次與月背面對面是在1968年，「阿波羅八號」在進行載人登月任務試驗的時候，宇航員威廉·安德斯看到的。他描述說，「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，到處是一些碰撞痕和坑洞」。從那時開始，「阿波羅十號」一直到「阿波羅十七號」的宇航員都曾看到過月球的背面。
2010年12月21日，據美國媒體報道，美國國家航空航天局的「月球勘測軌道器」拍攝了一組「驚人」的月球背面照片，這些照片的解析度是以往所拍月球背面照片的106倍，所呈現的細節精細程度也創下了歷史紀錄。根據這些最新照片數據，美國宇航局繪製了月球背面數字海拔地形圖，地形圖直觀地揭示了月球背面的地形。
這次嫦娥四號面臨的將是什麼樣的著陸環境呢？據航天科技集團五院專家介紹，乍一看上去，月球背面這張「面孔」並不漂亮，那是一張「麻子臉」，隕石坑的數量比月球正面要多的多，放眼望去隨處可見，密密麻麻的。月背的「皺紋」也多，佈滿了溝壑、峽谷和懸崖，而月球正面相對平坦的地方比較多。另外還有幾處巨大的「痤瘡」，暗斑中的物質與月面的普通物質相比有著很大的不同，這種現象似乎能夠說明月球背面由於毫無遮攔的暴露在太空裡，因而遭遇了大量天體的直接撞擊。經年累月，月球就像一個盾牌，為地球擋住了隕石，守護了地球的安全。
月球背面還是個「厚臉皮」，它的月殼從整體來講比正面要厚。究竟是什麼原因導致月殼厚度不一樣，眾說紛紜，是天文學界的一個未解之謎。不過，「厚臉皮」為月球背面的「白膚色」提供了佐證。照片顯示，月球背面巨大的隕石坑都呈現出白色，好像從來沒有暗色的熔岩從上面流過。科學家們研究認為，由於月球背面的月殼很厚，熔岩無法溢出，而正面月殼很薄，熔岩很容易破縫流淌在表面，所以顏色比正面要「白皙」的多。
此外，月球正面月海很多，而月球背面卻只有3個，它們的名字分別叫東海、莫斯科海和智海。月球正面有許多巨大綿延起伏的山巒，而背面卻不像正面那麼多。
由於目前還沒有宇航員或月球車登上月球的背面，因此，我們對它的詳細情況除了借助照片判斷，其它的知之不多。而嫦娥四號探測器，為人類逐步揭開月球背面的神秘面紗邁出了關鍵的一步。
人工智能協助發射
據記者了解，這是長征三號甲系列運載火箭第五次執行探月工程發射任務，此前這款中國的金牌運載火箭家族已成功將嫦娥一號、嫦娥二號、嫦娥三號、探月工程三期再入返回飛行試驗器送入預定軌道，可以稱得上是嫦娥奔月的「專屬列車」。
不過這次嫦娥四號奔赴月球背面，對發射提出了更高要求。據金志強總指揮介紹，為滿足嫦娥四號進入遠地點約42萬公里的地月轉移軌道的入軌精度要求，嫦娥四號任務火箭設計入軌精度相比嫦娥三號提高了30%以上。此外這次發射每天有兩個發射窗口，其中第一個發射窗口有效寬度2分鐘，46分鐘後進入第二個發射窗口，窗口寬度僅1分鐘。為確保火箭可以在發射窗口要求時間內準時發射，研製團隊對軌道設計和產品可靠性都進行大量改進。
值得一提的是，當前熱門的人工智能技術也融入運載火箭的智慧化發射中。據介紹，研究團隊通過大數據和智能搜索技術，輸入火箭整個生命週期中的多次試驗和故障數據記錄，自動記憶並學習故障高發薄弱環節，結合專家系統等推理工具，克服高密度發射期人員頻繁更換、現場經驗不足導致數據分析時間長等缺陷，有效提高數據分析的深度與準度，最終實現運載火箭智慧化發射監測。
太空等待的「鵲橋」
在漫長的「奔月之旅」中，「嫦娥」在浩瀚的太空中也並不「孤單」——一位專一的「情郎」已經跨越幾十萬公里路程，在深空中等待著。這就是6個月前發射的嫦娥四號中繼星——「鵲橋」。據介紹，嫦娥四號探測器要到月球背面安家落戶，首先遇到的就是它與地球不僅相隔遙遠的地月距離，而且還要隔著通信信號無法穿透的月球。
為保障地球與月球背面之間的通信聯繫，讓嫦娥四號與地球之間的數據傳輸不受阻擋，2018年5月21日，通信中繼星「鵲橋」奔向太空，前往位於月球至地月拉格朗日L2點的預定軌道，開始搭建地月信息聯通「鵲橋」的航程。
在這半年中，「鵲橋」會經歷一段沒有光照的日子。專家透露，沒有太陽照射的時候，陰影區的溫度是零下200攝氏度左右，最冷的地方將達到零下230攝氏度，在如此嚴寒下，「鵲橋」在太空中需要經歷嚴酷的考驗。為了使它在「冰窖」似的環境裡不被「凍壞」，研製中，科技人員除了採用特殊的材料外，還進行了大量的極端環境下的試驗，有效保證了這些天線能夠應對嚴酷環境的考驗。
為迎接嫦娥四號的到來，2018年11月9日至11月23日，研製人員對「鵲橋」中繼星進行了一次在軌的「體檢」。「體檢」報告顯示，「鵲橋」非常健康!
為探察月球背面而「脫胎換骨」
許多航天迷都知道，嫦娥四號原先是嫦娥三號的備份星，但據抓總研製嫦娥四號探測器的航天科技集團五院(以下簡稱「五院」)的科研人員介紹，在嫦娥三號圓滿完成任務後，嫦娥四號被賦予了新的擔當——實現人類首次月球背面軟著陸和巡視勘察。為此嫦娥四號已經「脫胎換骨」，成為全新的航天器。
據介紹，嫦娥四號任務的科學目標都是在月球背面完成的，包括實現月基低頻射電天文觀測，月球背面巡視區形貌、礦物組份探測和月球背面巡視區淺層結構探測。月球背面沒有來自地球的無線電波的干擾，是進行射電天文觀測的最佳場所，如果能利用這一自然地形架設無線電望遠鏡，就好像把「天文台」搬到了月球背面。嫦娥四號著陸器在月球背面軟著陸後，將開展月基低頻射電天文觀測研究，預期還可以獲得一批原創性的科學成果。「因為沒有別的探測器到過月球背面，所以不論是探地形還是探月壤成分，應該都是人類第一次獲得一手數據」，嫦娥四號探測器項目執行總監張熇說。
嫦娥三號著陸區是月球正面的虹灣。那裡佈滿了月海玄武岩，地勢較為開闊、平坦，位於大型撞擊坑、月海、高地(山脈)交匯地區，有利於科學勘察目標的選擇，當然也有利於與地球的通信聯繫。據嫦娥四號探測器副總師吳學英介紹，嫦娥四號的主著陸區為月球背面靠近南極一個叫馮·卡門撞擊坑的地方，這裡著陸區面積比虹灣地區小了許多，因為月球背面山峰林立，大坑套小坑，很難找出再大一些、平坦一些的地方，供嫦娥四號安身。因此，嫦娥四號著陸器在凸凹不平「巴掌大」的地方軟著陸，需要具有比嫦娥三號更準確的著陸精度。
(來源：環球時報微信公眾號)
責任編輯：遠航