2019年1月3日上午10時26分，我國嫦娥四號月球探測器不負眾望，成功在月球背面軟著陸。這是人類探測器有史以來第一次成功登陸月球背面。

從嫦娥一號到嫦娥四號，探月工程逐步實現

21世紀初開始，中國探月工程基本確定了在2020年左右實施繞、落、回三步走戰(zhàn)略。2007年，嫦娥一號成功實施環(huán)月探測，實現了我國探月工程一期繞月的目標。2010年，嫦娥二號不負眾望，在完成環(huán)月先導探測之后，又進一步擴展了對L2點、小行星等多目標探測，圓滿完成了其作為探月二期工程先導星的任務。2013年，嫦娥三號成功在月球虹灣軟著陸，釋放玉兔號月球車。至此，探測工程第二步基本完成。嫦娥四號原本是嫦娥三號的備份。在嫦娥三號圓滿完成任務后，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。科研人員通過精心設計與研制，使嫦娥四號“脫胎換骨”，成為與嫦娥三號不同的全新航天器。

為什么要去月球背面

首先，從20世紀50年代起，人類發(fā)射到月球的探測器已經有100多次。但是從著陸就位探測來說，月球背面一次都沒有。其次，無論從物質成分上、形貌構造上，還是巖石年齡上，月球正面和背面都有很大的差異。月球背面的巖石更加古老。如果人類能獲取更古老的巖石類型等物質成分信息，將對了解月球的化學成分演化過程大有幫助。第三，嫦娥四號選擇月球背面一個名為“艾特肯盆地”的地方著陸。艾特肯盆地直徑約2500千米，深度約12.8千米，90%以上分布在月球背面。這是目前所知整個太陽系最大、最深的盆地，也是一塊“處女地”。嫦娥四號前往艾特肯盆地，必將獲取更古老巖石的信息。對艾特肯盆地開展探測有可能揭開“39億年撞擊峰值”的科學之謎。此前，科學家從太陽系撞擊歷史中發(fā)現一個奇特的規(guī)律，在地球、月球形成的46億年歷史中，撞擊密度、頻度和力度最高的時候，并不是最初的46億年前，而是在39億年前，其原因困擾科學界已久。第四，科學家為月球車探測艾特肯盆地專門設計了一條“路線”，能夠獲取地形地貌、物質成分及淺層結構等信息，將在國際上首次建立月球“綜合地質剖面”。另外，月球背面是天文學家夢寐以求的觀測場所，將填補低頻射電觀測的空白。天文學上，不同頻段的電磁波代表著來自宇宙的不同信息。目前，傳統(tǒng)光學、紅外及射電等波段的天文觀測已得到長足發(fā)展。由于屏蔽作用，在地面上無法開展低頻射電的觀測。同時由于地球電磁環(huán)境的原因，在月球正面開展低頻射電觀測效果不理想。而月球背面的電磁環(huán)境非常干凈，在那里開展低頻射電探測，將可能對太陽爆發(fā)、恒星形成、星系演化及宇宙早期狀態(tài)等科學問題有新發(fā)現。

為何要發(fā)射“鵲橋”中繼星

2016年1月，嫦娥四號任務經國務院批準正式實施，包括中繼星和探測器兩次任務。為了實現著陸在月球背面的探測器與地球的測控通信和數據傳輸，我國于2018年5月21日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射了“鵲橋”中繼星，搭建起地月信息聯通的“天橋”。

不論人類的探測器飛到多遠，都需要深空測控通信系統(tǒng)作為聯絡的“紐帶”。深空任務由于周期長、通信時延大、信號微弱等原因，測控通信實現起來更為困難，無論對星上設備還是對地面設備等都帶來了新挑戰(zhàn)。對于落在月球背面、沒有任何通信信號的嫦娥四號來說，通信顯得難上加難。它無法像嫦娥三號那樣直接和地球上的“親人們”取得聯系，“飛鴿傳書”的任務就落到“鵲橋”中繼衛(wèi)星的肩上。通過早先發(fā)射并成功架設在地月拉格朗日L2點的中繼衛(wèi)星，實施與地面的通信信號“接力”，嫦娥四號才得以與地球保持聯絡。

在月球背面的科學發(fā)現

2019年1月3日，嫦娥四號探測器著陸在月球背面預選著陸區(qū)馮·卡門坑內。同一天，玉兔二號巡視器與著陸器分離，其上攜帶的紅外成像光譜儀成功獲取了著陸區(qū)兩個探測點高質量光譜數據。

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(qū)形貌、月球背面巡視區(qū)淺層結構探測等。因為沒有別的探測器到過月球背面，所以不論是探月球地形還是探月壤成分，都是人類第一次獲得的一手數據。

2019年5月16日，在嫦娥四號落月4個多月后，中國科學院國家天文臺宣布，由該臺研究員李春來領導的研究團隊利用嫦娥四號探測數據，證明了月球背面艾特肯盆地存在以橄欖石和低鈣輝石為主的深部物質—而此前，人們并不確定月球深處究竟有什么。該發(fā)現為解答長期困擾國內外學者的有關月幔物質組成的問題提供了直接證據，將為完善月球形成與演化模型提供支撐。

（本刊記者）