“四妹”和“三姐”的异同

甘晓

按照最初的设计，嫦娥四号和嫦娥三号应该是一对双胞胎姐妹。嫦娥四号原来是嫦娥三号的备份星，三号成功后备份转正。在嫦娥三号探月的任务成功后，在科学家们的坚持下，嫦娥四号也有了新任务——去从来没有人去过的月球背面。当然，科学家們根据这一目标改进了嫦娥四号。这次，“四妹”和“三姐”有哪些相同和不同呢？

嫦娥四号任务实际上是“两器一星”，包括了着陆器、巡视器和“鹊桥”中继星，其中先期发射的中继星就是为了实现对地、对月的中继通信，而巡视器更多地被人们称为“月球车”。研究人员介绍，在采用嫦娥三号平台的基础上，嫦娥四号根据科学目标作了一些调整，分别取消、继承和新研制了多台载荷。

取消：月基光学望远镜、极紫外相机

观天、看地和测月，是嫦娥三号的科学目标。在观天方面，嫦娥三号采用了一台月基光学望远镜，实现了在月球上仰望星空。

2016年，科学家利用月基光学望远镜观测到由物质交流而成的半相接双星，对研究双星系统的物理特性提供了重要证据。据了解，这台月基光学望远镜目前仍然在工作，因此嫦娥四号没有再搭载月基光学望远镜。

在看地方面，嫦娥三号采用了极紫外相机，实现了首次在月球上对地球的大视野定点观测，发现地球等离子层形状类似“多纳圈”。科学家们还利用一次磁层亚暴期间的数据，发现了等离子体层存在的三个明显的凸起结构，相当于“多纳圈”在某些部位变胖了。“嫦娥四号在月球背面着陆并开展探测，因此对地球观测的极紫外相机也取消了。”研究人员说。

继承：五台载荷

嫦娥四号搭载了和嫦娥三号一样的五台载荷，即降落相机、全景相机、地形地貌相机、测月雷达、红外成像光谱仪。

其中，降落相机在降落过程中对整个着陆区地形地貌进行连续拍摄，全景相机和地形地貌相机则主要对着陆区周边地形地貌进行拍摄。

测月雷达旨在对巡视路线上月球表层进行探测。嫦娥三号就依靠测月雷达开展了“边走边探”的工作，完成了首幅月球地质剖面图，揭示了嫦娥三号着陆区的地质结构和地质演化过程，并发现了一种新的岩石类型。

据研究人员介绍，根据巡视就位探测研究，中国科学家发现在探测区域曾经发生了至少三次玄武岩喷发事件。基于这些发现，中国科学家提出了这一区域火山作用历史的新理论模型。

此外，红外光成像谱仪搭载在月球车上，主要获取矿物和化学元素数据。

“我们期待，嫦娥四号各探测器工作的时间越长越好，获取的科学数据越多越好。”研究人员表示。

新研制：低频射电频谱仪

针对嫦娥四号月基低频射电天文观测研究的科学目标，科学家为嫦娥四号新研制了低频射电频谱仪。

研究人员介绍，这是一台我国自主研制的科学载荷，将安装在着陆器上，利用月球背面没有地球电磁波干扰、天然“洁净”的环境，在月昼期间对太阳低频射电特征进行探测，对月表低频辐射环境进行探测，研究太阳爆发、着陆区上空的月球空间环境。

国际合作：搭载三台载荷

针对月基低频射电天文观测研究和月面中子辐射剂量、中性原子等月球环境探测研究的科学目标，还搭载了低频射电探测仪、中性粒子辐射剂量探测仪、中性原子探测仪等三台载荷。

这三台载荷都是通过国际合作研制的，分别与荷兰、德国和瑞典合作。其中，搭载在中继星上的低频射电探测仪与安装在着陆器上的低频射电频谱仪属同类型科学载荷，科学家们将对二者获取的探测数据开展联合研究。

此外，该载荷也可以对来自太阳系行星的低频射电场进行观测，并“聆听”来自宇宙更深处的“声音”。

月球车上携带的中性原子探测仪，则对解决太阳风与月表相互作用机制、月表逃逸层的形成和维持机制等关键科学问题有着重要意义。而安装在着陆器上的中性粒子辐射剂量探测仪，能探测着陆区的辐射剂量，有助于科学家们对月表辐射环境进行评估，提供相应辐射防护的依据。