劉源隆

將最前沿的航天科技工程與孩子們的科普教育相結(jié)合，一直是中國航天工程的特色。

月球是地球唯一的天然衛(wèi)星，陪伴地球已經(jīng)超過45億年。它對(duì)地球地軸指向、自轉(zhuǎn)穩(wěn)定、周期潮汐、夜晚照明等有著巨大意義。

由于地球強(qiáng)大引力的影響，月球也付出了很大代價(jià)：地球?qū)⑺淖赞D(zhuǎn)周期減慢為與圍繞地球公轉(zhuǎn)周期完全一樣，也就是潮汐鎖定。

在這種效應(yīng)下，我們?cè)诘厍蛏嫌肋h(yuǎn)沒法直接看到月球背面。在過去的60年內(nèi)，人類已經(jīng)發(fā)射了超過百個(gè)月球探測(cè)器，其中有65個(gè)月球著陸器，但由于月球整體的阻攔，背面成了地面通信和測(cè)控的禁區(qū)，即便到了載人航天時(shí)代，也僅有非載人的環(huán)繞月球軌道器和載人的阿波羅號(hào)看到過月球背面，從未有宇航員或探測(cè)器就位探測(cè)過這一片區(qū)域。

正因如此，人類關(guān)于月球背面的傳言甚囂塵上。月球背面有外星人基地，有外星人飛船，還有三眼外星人尸體……這些傳言甚至出現(xiàn)在各種科幻作品中，演繹著各種充滿想象力的故事。

8月15日國防科技工業(yè)局消息，“嫦娥四號(hào)”月球車按計(jì)劃將于今年12月隨“嫦娥四號(hào)”月球探測(cè)器一起，執(zhí)行世界首次月球背面著陸探測(cè)任務(wù)。

“鵲橋”相連

“從表面上看，在月球背面和正面著陸在‘落月本質(zhì)上沒有區(qū)別，但實(shí)際上，實(shí)現(xiàn)在月球背面軟著陸和巡視探測(cè)，是工程技術(shù)和空間科學(xué)的雙重跨越和創(chuàng)新?！敝袊こ淘涸菏?、中國探月工程總設(shè)計(jì)師吳偉仁告訴《小康》記者。

要去月球背面并不容易，首當(dāng)其沖的一大難題就是“通信”——人類在地球上不僅從未見過月球背面，通信信號(hào)也會(huì)被阻隔。

解決通信難題最好的辦法就是在地月拉格朗日L2點(diǎn)布置一顆中繼衛(wèi)星，距離月球大約6萬至8萬公里。L2點(diǎn)本身與地球之間也被月球遮擋了，不過地球和月球引力可以使中繼衛(wèi)星沿著圍繞L2的所謂光暈軌道運(yùn)行，這樣就可以同時(shí)“看到”月球背面和地球，為嫦娥四號(hào)著陸器和月球車在月球背面軟著陸和月面工作提供信號(hào)傳輸和測(cè)控支持。

就在今年5月21日，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征四號(hào)丙運(yùn)載火箭，成功將探月工程嫦娥四號(hào)任務(wù)鵲橋號(hào)中繼星發(fā)射升空。鵲橋號(hào)中繼星是世界首顆運(yùn)行于地月拉格朗日L2點(diǎn)的通信衛(wèi)星，將為年底擇機(jī)實(shí)施的嫦娥四號(hào)月球探測(cè)任務(wù)提供地月間的中繼通信。

建起連接地球和月球、跨越40多萬公里的“星際穿越”通信鏈路考驗(yàn)的不只是設(shè)計(jì)上科學(xué)合理，更要求工作時(shí)穩(wěn)定可靠，為此，提前進(jìn)入戰(zhàn)斗位置的“鵲橋”將全面開展中繼通信功能的測(cè)試，進(jìn)一步磨合自身所攜帶的各路“新式武器”，力保在長達(dá)三年的壽命期間時(shí)刻保持最佳狀態(tài)。

多安全備份遙測(cè)遙控指令設(shè)計(jì)是中國空間技術(shù)研究院所屬空間電子信息技術(shù)研究院技術(shù)人員針對(duì)“鵲橋”特有工作環(huán)境的首創(chuàng)之舉，通過多重備份的方式，給遠(yuǎn)在天邊的“鵲橋”多部“手機(jī)”，地面工作人員可以同時(shí)給這幾部“手機(jī)”打電話，發(fā)出相同的遙測(cè)指令，有效規(guī)避了因?yàn)榫嚯x遠(yuǎn)或其他未知因素造成的信號(hào)中斷、信息傳送不準(zhǔn)確等問題。

吳偉仁介紹說，“鵲橋”還裝備了空間電子信息技術(shù)研究院研制的4.2米口徑的高增益?zhèn)銧顠佄锩嫣炀€，這是人類深空探測(cè)任務(wù)史上最大口徑的通信天線，采用整星零動(dòng)量控制方式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地、對(duì)月、對(duì)日和對(duì)慣性空間任意目標(biāo)指向與跟蹤的三軸穩(wěn)定控制，為著陸器、巡視器與地面站之間的測(cè)控與數(shù)據(jù)傳輸提供了有力支撐。

月球車什么樣？

談及嫦娥四號(hào)對(duì)于科技發(fā)展的意義，吳偉仁表示，由于月球正面屏蔽了地球的無線電干擾，月球背面的電磁環(huán)境干凈，為開展空間科學(xué)領(lǐng)域最前沿的低頻射電天文觀測(cè)與研究提供了理想場所。吳偉仁說：“嫦娥四號(hào)還將充分利用月球背面最古老的月殼巖石獨(dú)特條件開展地質(zhì)特征勘查，有望在國際上建立集地形地貌、淺層結(jié)構(gòu)、物質(zhì)成分于一體的綜合地質(zhì)剖面和演化模型，獲得對(duì)月球早期演化歷史的新認(rèn)知?！?/p>

嫦娥四號(hào)承載著“前無古人”的探測(cè)任務(wù)，對(duì)于嫦娥四號(hào)月球車的要求自然也更高。8月15日，嫦娥四號(hào)任務(wù)月球車全球征名活動(dòng)啟動(dòng)儀式在京舉行，嫦娥四號(hào)月球探測(cè)器——著陸器和月球車外觀設(shè)計(jì)構(gòu)型是征名儀式現(xiàn)場引人矚目的明星，這是其第一次在公眾面前亮相。

單純從外觀來看，嫦娥四號(hào)月球車與姊妹嫦娥三號(hào)月球車“玉兔”頗為類似。對(duì)此，中國探月工程副總指揮、國家國防科工局探月與航天工程中心主任劉繼忠在儀式現(xiàn)場做了說明：“一方面，嫦娥四號(hào)月球車基本保持了‘玉兔的相關(guān)特點(diǎn)；另一方面，針對(duì)月球背面復(fù)雜的地形條件、中繼通信新的需求和科學(xué)目標(biāo)的實(shí)際需要等因素，它被做了適應(yīng)性更改，其有效載荷配置也進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整?！?/p>

在溫度控制防護(hù)方面，為了保證所有設(shè)備在月夜零下180攝氏度的環(huán)境中不被凍壞，專門配置了同位素?zé)嵩礊閮x器設(shè)備供熱。吳偉仁介紹，更好迎戰(zhàn)晝夜極熱極冷的月面環(huán)境，是嫦娥四號(hào)月球車升級(jí)提高的重要方面之一。

在科學(xué)載荷方面，嫦娥四號(hào)月球車延續(xù)了“玉兔”當(dāng)年探月國產(chǎn)“三大件”，即全景相機(jī)、紅外成像光譜儀和測(cè)月雷達(dá)。除此之外，嫦娥四號(hào)月球車還有一個(gè)“殺手锏”，那就是與瑞典合作的中性原子探測(cè)儀，這將是人類探月史上首次在月表開展這項(xiàng)探測(cè)活動(dòng)。

特別值得一提的是，載重量方面，嫦娥四號(hào)月球車總重量約140公斤，是到目前為止全球最輕的月球車。

孩子們的“探月”

就在8月15日嫦娥四號(hào)月球車發(fā)布的當(dāng)天，一群五六歲的孩子成為了發(fā)布會(huì)上的焦點(diǎn)，他們圍在吳偉仁院士的身邊，了解嫦娥四號(hào)月球車的工作原理，并提出不乏深?yuàn)W的問題。

原來這些孩子都來自“中國探月科普營”的小營員。

將最前沿的航天科技工程與孩子們的科普教育相結(jié)合，一直是中國航天工程的特色。早在2013年6月20日，神十航天員王亞平就在中國首個(gè)目標(biāo)飛行器天宮一號(hào)上為中小學(xué)生授課。這是中國利用載人航天活動(dòng)普及航天知識(shí)的一次生動(dòng)嘗試，進(jìn)一步激發(fā)了廣大中小學(xué)生對(duì)宇宙空間的向往、對(duì)學(xué)習(xí)科技知識(shí)的熱情。

習(xí)近平總書記曾說過：“科技創(chuàng)新、科學(xué)普及是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的兩翼，要把科學(xué)普及放在與科技創(chuàng)新同等重要的位置。沒有全民科學(xué)素質(zhì)普遍提高，就難以建立起宏大的高素質(zhì)創(chuàng)新大軍，難以實(shí)現(xiàn)科技成果快速轉(zhuǎn)化?！?/p>

由國家國防科工局探月與航天工程中心聯(lián)合中國關(guān)心下一代工作委員會(huì)，共同組織的“中國探月科普營”是中國探月工程在科普教育上的又一次創(chuàng)舉。

小營員的家長們?cè)诮邮堋缎】怠酚浾卟稍L時(shí)表示，中國探月科普營為孩子們創(chuàng)造了很好的學(xué)習(xí)模式，也大大增強(qiáng)了他們的學(xué)習(xí)興趣。小營員們都說，長大要當(dāng)航天科學(xué)家、航天員，為祖國航天事業(yè)做出貢獻(xiàn)。

中國探月科普營負(fù)責(zé)人張悅表示，中國探月科普營就是要為孩子們解密最尖端、深?yuàn)W的科學(xué)，讓航天、探月真正“接地氣”，給孩子們帶來實(shí)實(shí)在在的科學(xué)知識(shí)，激發(fā)他們對(duì)科學(xué)的興趣。張悅說：“未來，‘中國探月科普營將在科普課程，科普競賽，航天城、飛控中心、衛(wèi)星發(fā)射基地研學(xué)等方面形成科普傳播的矩陣，讓更多的青少年接觸到中國的航天科學(xué)?！?/p>

8月15日當(dāng)天，“中國探月科普營”的小營員們還代表中國少先隊(duì)，提出了全國前十份“嫦娥四號(hào)月球車”的征名提案。一位小營員告訴記者，他對(duì)月球背面感到非常好奇，他心目中的嫦娥四號(hào)任務(wù)月球車應(yīng)該叫“夢(mèng)想號(hào)”，“因?yàn)樘剿髟虑虮趁媸俏业膲?mèng)想，是大家的夢(mèng)想，是全人類的夢(mèng)想”。