季海

“明月幾時(shí)有？把酒問(wèn)青天?！?/p>

“春江潮水連海平，海上明月共潮生?！?/p>

“露從今夜白，月是故鄉(xiāng)明?！?/p>

“但愿人長(zhǎng)久，千里共嬋娟?！?/p>

“舉杯邀明月，對(duì)影成三人?！?/p>

……

關(guān)于月亮，從古至今，人們留下了太多優(yōu)美的詩(shī)句。無(wú)數(shù)次仰望蒼穹的你，是否曾經(jīng)想過(guò)，眼前的這輪明月，我們看到的始終只是玉兔和月桂樹(shù)的這一面？

沒(méi)錯(cuò)，千百年來(lái)，月亮始終只有一面凝望著地球，另一面則默默地背對(duì)著我們。

對(duì)于人類來(lái)說(shuō)，月球背面是“秘境中的秘境”，有著許多未知等待著解答。

2018年12月8日凌晨，我國(guó)嫦娥四號(hào)探測(cè)器搭乘長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭，開(kāi)始了奔月之旅，世界矚目的人類首次月球背面軟著陸探測(cè)的大幕正式拉開(kāi)啦！

月球背面作為一個(gè)神秘的存在，多年來(lái)催生了許多和外星人、宇宙飛船、神秘基地、金字塔、神廟有關(guān)的傳說(shuō)和影視作品。它到底是什么樣子的呢？

月球背面是啥樣

由于月球自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期相等，加上地球強(qiáng)大的引力，月球總是一面朝向地球。這就像用一條繩子系著的物體被甩起來(lái)一樣，它總是只有一面朝著繩子的方向，這就是“潮汐鎖定”現(xiàn)象。所以我們?cè)诘厍蛏现荒芸匆?jiàn)月球的正面，而永遠(yuǎn)也看不見(jiàn)它的背面。

人類并非完全看不到月球背面。1959年10月7日，蘇聯(lián)月球三號(hào)探測(cè)器傳回月球背面的第一張照片，第一次揭開(kāi)了月球背面的面紗。1965年7月20日，蘇聯(lián)探測(cè)器三號(hào)傳送回了25張畫(huà)質(zhì)更好的月球背面照片，可以看到月球背面有一條數(shù)百千米長(zhǎng)的鏈狀隕石坑。

2010年12月21日，美國(guó)國(guó)家航空航天局的月球勘測(cè)軌道器拍攝了一組高清月球背面照片，解析度是以往所拍月球背面照片的106倍，所呈現(xiàn)的細(xì)節(jié)的精細(xì)程度也創(chuàng)下了歷史紀(jì)錄。根據(jù)這些最新照片的數(shù)據(jù)，美國(guó)宇航局繪制了月球背面數(shù)字海拔地形圖，直觀地揭示了月球背面的地形。

從照片上看，月球背面的“面孔”并不漂亮，是一張“麻子臉”，隕石坑的數(shù)量比月球正面要多得多?！鞍櫦y”也多，布滿了溝壑、峽谷和懸崖。

月球背面暗斑中的物質(zhì)與月球正面普通物質(zhì)相比有很大不同。這似乎能夠說(shuō)明，月球背面由于毫無(wú)遮攔地暴露在太空里，遭遇了大量天體的直接撞擊。

此外，月球正面有19個(gè)月海，而月球背面上卻只有3個(gè)，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，而背面卻沒(méi)有那么多。

雖然我們只能看到月球的一面，但這并不是說(shuō)另外一面永遠(yuǎn)是黑暗的。事實(shí)上，當(dāng)我們看到整個(gè)月球正面的時(shí)候，即滿月時(shí)，它的另一面是黑暗的;當(dāng)我們看不到月球的時(shí)候，月球背面則是陽(yáng)光普照。

由于目前還沒(méi)有宇航員或月球車登上月球的背面，人們除了借助照片判斷，對(duì)月球背面的詳細(xì)情況知之甚少。而我國(guó)的嫦娥四號(hào)探測(cè)器，為人類逐步揭開(kāi)月球背面的奧秘邁出了關(guān)鍵的一步。因?yàn)闆](méi)有別的探測(cè)器到過(guò)月球背面，所以不論是探地形還是探月壤成分，應(yīng)該都是人類第一次獲得的一手?jǐn)?shù)據(jù)。

看似“雙胞胎”，其實(shí)大不同

嫦娥四號(hào)探測(cè)器原本是嫦娥三號(hào)探測(cè)器的備份，可以說(shuō)是一對(duì)“雙胞胎”。當(dāng)“三姐”圓滿完成任務(wù)后，原本作為替補(bǔ)的“四妹”被賦予了新的任務(wù)，成為在月球背面軟著陸和巡視勘察的先鋒。

為了應(yīng)對(duì)全新任務(wù)帶來(lái)的挑戰(zhàn)，科研團(tuán)隊(duì)對(duì)嫦娥四號(hào)進(jìn)行了精心的改進(jìn)。雖然“四妹”與“三姐”外貌一樣，其實(shí)已經(jīng)“脫胎換骨”了。

嫦娥三號(hào)有效載荷大致可以分為三類：第一類用來(lái)觀察月球，包括全景相機(jī)、地形地貌相機(jī)、測(cè)月雷達(dá)等;第二類用來(lái)觀測(cè)宇宙，主要由月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡承擔(dān);第三類用來(lái)觀察地球周圍的等離子層。三種載荷各有所長(zhǎng)，相互配合。

由于月球背面可以屏蔽地球無(wú)線電干擾，對(duì)許多科學(xué)研究項(xiàng)目來(lái)說(shuō)具有天然優(yōu)勢(shì)。根據(jù)著陸區(qū)域和科學(xué)目標(biāo)的變化，科研團(tuán)隊(duì)為嫦娥四號(hào)配備了8臺(tái)有效載荷。其中，著陸器攜帶了地形地貌相機(jī)、降落相機(jī)和低頻射電頻譜儀等，巡視器裝有全景相機(jī)、紅外成像光譜儀和測(cè)月雷達(dá)等。

值得一提的是，此次任務(wù)還搭載了“國(guó)際范兒”裝備，分別與荷蘭、德國(guó)、瑞典、沙特開(kāi)展科學(xué)載荷方面的國(guó)際合作。同時(shí)，嫦娥四號(hào)還搭載了3項(xiàng)由哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中山大學(xué)、重慶大學(xué)等中國(guó)國(guó)內(nèi)高校開(kāi)發(fā)的科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)項(xiàng)目。

當(dāng)年嫦娥三號(hào)著陸區(qū)是月球正面的虹灣，那里布滿了月海玄武巖，地勢(shì)較為開(kāi)闊、平坦，有利于科學(xué)勘察目標(biāo)的選擇。而嫦娥四號(hào)的主著陸區(qū)位于艾肯盆地，那里大坑套小坑，地形復(fù)雜。嫦娥四號(hào)在凸凹不平的地方軟著陸，需要具有比嫦娥三號(hào)更準(zhǔn)確的著陸精度，并采取幾乎垂直的降落方式?？梢?jiàn)，“四妹”必須青出于藍(lán)勝于藍(lán)，才能圓滿完成任務(wù)。

月球那么大，“嫦娥四妹”去哪里

艾肯盆地位于月球背面南端，是一個(gè)巨型隕石坑。對(duì)艾肯盆地的認(rèn)識(shí)變化，貫穿人類短短幾十年的月球探測(cè)史。

早在20世紀(jì)60年代初甚至更早，天文學(xué)家就猜測(cè)月球背面可能有一個(gè)大型盆地。直到1968年蘇聯(lián)的Zond6號(hào)探測(cè)器傳回了這一區(qū)域的照片，人們才最終確定了這個(gè)盆地的存在。

為什么科學(xué)家對(duì)艾肯盆地那么感興趣？原來(lái)，這個(gè)盆地藏有許多秘密。如果能破解這些秘密，人類會(huì)對(duì)月球、太陽(yáng)系乃至宇宙的形成有更深入的了解。

首先是大。艾肯盆地是太陽(yáng)系中目前已知的最大的撞擊盆地，直徑達(dá)2500平方千米。它可以幫助我們了解太陽(yáng)系中的超大型撞擊事件的過(guò)程是怎樣的，會(huì)帶來(lái)什么。

其次是深。艾肯盆地深達(dá)13千米，是月球上最深的撞擊盆地。這意味著當(dāng)年的撞擊事件很可能撞出了月殼深處甚至月幔的物質(zhì)，這些被撞出的物質(zhì)，會(huì)是我們研究月球內(nèi)部成分的鑰匙。

最后是古老。據(jù)估計(jì)，艾肯盆地形成于月球的前酒海紀(jì)，是月球上最古老的大型撞擊盆地之一。

對(duì)艾肯盆地開(kāi)展探測(cè)，有可能揭開(kāi)“39億年撞擊峰值”之謎。此前，科學(xué)家從太陽(yáng)系撞擊歷史中發(fā)現(xiàn)一個(gè)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(shí)候，并不是最初的46億年，而在39億年，其原因困擾科學(xué)界已久。

為了讓嫦娥四號(hào)到這里精耕細(xì)作，我國(guó)科學(xué)家為月球車探測(cè)艾肯盆地專門設(shè)計(jì)了一條“路線”，能夠獲取地形地貌、物質(zhì)成分及淺層結(jié)構(gòu)等信息，將在國(guó)際上首次建立月球“綜合地質(zhì)剖面”。

“鵲橋”相伴，“飛鴿”傳書(shū)

無(wú)論探測(cè)器飛多遠(yuǎn)，都需要測(cè)控通信系統(tǒng)作為聯(lián)絡(luò)的紐帶。深空探測(cè)任務(wù)周期長(zhǎng)、信號(hào)衰減明顯，測(cè)控通信難度很大，對(duì)星上設(shè)備、地面設(shè)備都有很高的要求。而落在月球背面的嫦娥四號(hào)，通信信號(hào)完全被月球遮擋，與地面通信更是難上加難。

既然無(wú)法像嫦娥三號(hào)那樣直接和地面聯(lián)系，“飛鴿傳書(shū)”的任務(wù)只能落到中繼衛(wèi)星身上。2018年5月21日，也就是嫦娥四號(hào)升空前半年，我國(guó)發(fā)射了一顆名為“鵲橋”的中繼衛(wèi)星，并將其架設(shè)在地月拉格朗日L2點(diǎn)的環(huán)形軌道上。通過(guò)它實(shí)現(xiàn)通信信號(hào)“接力”，嫦娥四號(hào)才能夠跟“家鄉(xiāng)的親人”聯(lián)絡(luò)。

2018年12月12日，嫦娥四號(hào)經(jīng)過(guò)約110小時(shí)的飛行，到達(dá)了月球附近。在順利完成近月制動(dòng)后，于當(dāng)天16時(shí)45分成功進(jìn)入環(huán)月橢圓軌道，開(kāi)始繞月飛行。12月30日8時(shí)55分，嫦娥四號(hào)成功實(shí)施變軌控制，進(jìn)入月球背面著陸準(zhǔn)備軌道。

2019年1月3日10時(shí)26分，在反推發(fā)動(dòng)機(jī)和著陸緩沖機(jī)構(gòu)的“保駕護(hù)航”下，一噸多重的嫦娥四號(hào)成功降落在月球背面的預(yù)定著陸區(qū)——艾肯盆地的馮·卡門撞擊坑。

落月后，北京航天飛行控制中心通過(guò)“鵲橋”中繼星發(fā)出指令，讓嫦娥四號(hào)展開(kāi)了太陽(yáng)翼和定向天線。1月3日11時(shí)40分，嫦娥四號(hào)拍攝了世界第一張近距離月背影像圖，并順利傳回地面。當(dāng)天晚上22時(shí)22分，玉兔二號(hào)巡視器從嫦娥四號(hào)駛出，踏上了月球表面，開(kāi)始了勘察活動(dòng)。

驚喜！月球上長(zhǎng)出植物嫩芽

在接下來(lái)的幾天，嫦娥四號(hào)搭載的各項(xiàng)科學(xué)儀器也先后開(kāi)機(jī)，對(duì)月球表面進(jìn)行考察，并進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)。1月11日下午，科研人員執(zhí)行了一項(xiàng)有趣的任務(wù)，他們通過(guò)“鵲橋”中繼星發(fā)出指令，讓嫦娥四號(hào)與玉兔二號(hào)互相拍照。圖像清晰顯示了著陸地區(qū)周圍的地形地貌，“嫦娥”和“玉兔”身上的五星紅旗分外醒目。

這次在月球上進(jìn)行的生物科普試驗(yàn)，選擇了棉花、油菜、土豆、擬南芥、酵母和果蠅六種生物作為樣本，將它們的種子和蟲(chóng)卵帶到月球上進(jìn)行培育。1月15日，嫦娥四號(hào)上搭載的生物科普試驗(yàn)載荷發(fā)布了最新試驗(yàn)照片，棉花的嫩芽長(zhǎng)勢(shì)良好。這是在經(jīng)歷月球低重力、強(qiáng)輻射、高溫差等嚴(yán)峻環(huán)境考驗(yàn)后，月球上長(zhǎng)出的第一株植物嫩芽，實(shí)現(xiàn)了人類首次月面的生物生長(zhǎng)培育實(shí)驗(yàn)。

由于各項(xiàng)科學(xué)活動(dòng)進(jìn)展得十分順利，中國(guó)探月工程可以說(shuō)取得了“五戰(zhàn)五捷”。在未來(lái)的日子里，嫦娥四號(hào)和玉兔二號(hào)將繼續(xù)在月面進(jìn)行考察，它們還會(huì)傳來(lái)哪些令人驚喜的好消息呢？讓我們拭目以待。