嫦娥四号为什么要去月球背面？一看就懂！

嫦娥四号为什么要去月球背面？一看就懂！

来源：中国航天科普

2018年12月8日，嫦娥四号月球探测器从我国西昌卫星发射中心启程，奔赴月球背面。在我国上一次探月的嫦娥三号任务中，已经完成了月球软着陆和月球车的巡视探测，嫦娥四号为什么还要进行与之类似的任务呢？和嫦娥三号任务究竟有何不同？

嫦娥四号的任务是什么？

嫦娥四号月球探测器原本是嫦娥三号的备份星，同样包括着陆器和巡视器两部分。该次探月任务中，嫦娥四号进行月球背面软着陆，并在嫦娥三号的基础上更深层次更加全面地探测月球地质、资源等方面的信息，完善月球档案资料。


嫦娥四号着陆器着陆月面示意图

2019年1月3日，嫦娥四号成功登陆月球，它联合鹊桥号中继卫星实现两个第一次：

第一次实现人类探测器月球背面软着陆；
第一次实现人类航天器在地月L2点对地对月中继通信。
为什么要去月球背面？

要搞清楚这个问题，我们要先弄明白一个天体的特点。月球，作为地球的唯一卫星，它始终是相对固定的一面面向地球，另一面则背向地球。尽管听上去有点奇特，但实际上在天体中，这种现象十分常见，被称为天体的“潮汐锁定”。

由于上面的原因，长期以来，科学家们都对看不到的月球背面充满好奇。尽管自第一个月球着陆器——月球9号成功着陆已有五十多年的历史，但是由于技术等诸多因素，目前还没有任何航天器着陆在月球背面。


月球9号着陆月面示意图

那么，到月球背面，就有可能获得到目前为止还没有在月球正面发现的珍贵数据，这是具有“发现”意义的。

嫦娥四号探月任务有哪些困难？

通信难

由于月球背面始终不会朝向地球，受到月球本身的阻隔，着陆在月球背面的探测器是无法与地球保持通信的。于是，在嫦娥四号探月任务中，我国预先发射了鹊桥号中继卫星到地月L2点附近，为即将着陆在月球的嫦娥四号和地球之间搭建起了一条四十多万公里的通信之桥。


鹊桥号传输数据示意图

着陆难

月球正面有许多宽阔的平原，尽管有许多陨石坑，但坑底相对平整。相较而言，月球背面的地形非常复杂，不仅陨石坑更多，地势也更加陡峭。


月球正面有许多宽阔的平原

在该次任务中，为了让嫦娥四号安全着陆，它不再像嫦娥三号那样以弧线轨迹缓缓降落，而是采取了近乎垂直的降落方式来着陆。这样做，能够使嫦娥四号避免撞到峭壁。


月球背面环境复杂

巡视难

由于月球背面地形复杂，巡视难度自然就比在月球正面大得多了。再加上有了玉兔号出现电缆短路故障在前，对于该次嫦娥四号的月球车——玉兔二号的设计，科研人员非常下功夫，不仅对月球车上的电缆进行了最小化的裸露改进，还针对钩挂、摩擦等场景做了上千次试验，提升了月球车整体的可靠性，确保玉兔二号能够在月背正常运行。


玉兔二号登月示意图

嫦娥四号与嫦娥三号有什么不同？

先来看看探测器本身。嫦娥四号的着陆器与嫦娥三号着陆器相比，最大的不同在于嫦娥四号着陆器上有三根长长的碳纤维天线，它们互成直角，将在月背开展低频射电探测。实际上，这几根大天线是嫦娥四号搭载的荷兰的低频射电探测仪，是嫦娥四号上的国外科学载荷之一。


嫦娥四号着陆器上有三根大天线

除此之外，嫦娥四号上搭载的国外科学载荷还有德国月表中子与辐射剂量探测仪、瑞典中性原子探测仪和沙特月球小型光学成像探测仪。其中，用于观测高能粒子的中性原子探测仪使嫦娥四号任务成为国际首次在月表开展能量中性原子探测的任务。

再来看看温控防护系统。月球上的一天相当于地球上的28天，其中月夜就有14天，而月球上昼夜温差相差300℃以上。嫦娥三号对此采取了休眠策略，而玉兔号出现故障就是在月夜休眠后遇到了唤醒难题。


玉兔号月球车

嫦娥四号做好了迎接月球昼夜极热极冷的准备，这也是玉兔二号升级的重要部分。使用同位素温差发电与热电综合利用技术，不仅能帮助玉兔二号安然度过月夜，还能开展测量工作。玉兔二号还是目前为止全球最轻的月球车，总重量只有约140千克。


玉兔二号

最后看看着陆点。嫦娥四号着陆的艾特肯盆地在月球南极附近，是太阳系最古老的撞击坑之一，其中蕴藏着许多月球初始的信息。所以，有航天专家认为，深入了解月球背面，对研究月球的起源和演变、调查月球地质和资源情况等有重要意义。


月球背面的艾肯盆地

此外，月球背面不同于正面，可以屏蔽来自地球的辐射影响，在那里对深空进行探测，能获得更真实的宇宙信息。

责任编辑：陶萨丽庆