又见嫦娥翩翩舞

季海

“明月几时有？把酒问青天。”

“春江潮水连海平，海上明月共潮生。”

“露从今夜白，月是故乡明。”

“但愿人长久，千里共婵娟。”

“举杯邀明月，对影成三人。”

……

关于月亮，从古至今，人们留下了太多优美的诗句。无数次仰望苍穹的你，是否曾经想过，眼前的这轮明月，我们看到的始终只是玉兔和月桂树的这一面？

没错，千百年来，月亮始终只有一面凝望着地球，另一面则默默地背对着我们。

对于人类来说，月球背面是“秘境中的秘境”，有着许多未知等待着解答。

2018年12月8日凌晨，我国嫦娥四号探测器搭乘长征三号乙运载火箭，开始了奔月之旅，世界瞩目的人类首次月球背面软着陆探测的大幕正式拉开啦！

月球背面作为一个神秘的存在，多年来催生了许多和外星人、宇宙飞船、神秘基地、金字塔、神庙有关的传说和影视作品。它到底是什么样子的呢？

月球背面是啥样

由于月球自转周期和公转周期相等，加上地球强大的引力，月球总是一面朝向地球。这就像用一条绳子系着的物体被甩起来一样，它总是只有一面朝着绳子的方向，这就是“潮汐锁定”现象。所以我们在地球上只能看见月球的正面，而永远也看不见它的背面。

人类并非完全看不到月球背面。1959年10月7日，苏联月球三号探测器传回月球背面的第一张照片，第一次揭开了月球背面的面纱。1965年7月20日，苏联探测器三号传送回了25张画质更好的月球背面照片，可以看到月球背面有一条数百千米长的链状陨石坑。

2010年12月21日，美国国家航空航天局的月球勘测轨道器拍摄了一组高清月球背面照片，解析度是以往所拍月球背面照片的106倍，所呈现的细节的精细程度也创下了历史纪录。根据这些最新照片的数据，美国宇航局绘制了月球背面数字海拔地形图，直观地揭示了月球背面的地形。

从照片上看，月球背面的“面孔”并不漂亮，是一张“麻子脸”，陨石坑的数量比月球正面要多得多。“皱纹”也多，布满了沟壑、峡谷和悬崖。

月球背面暗斑中的物质与月球正面普通物质相比有很大不同。这似乎能够说明，月球背面由于毫无遮拦地暴露在太空里，遭遇了大量天体的直接撞击。

此外，月球正面有19个月海，而月球背面上却只有3个，分别叫东海、莫斯科海和智海。月球正面有许多巨大绵延起伏的山峦，而背面却没有那么多。

虽然我们只能看到月球的一面，但这并不是说另外一面永远是黑暗的。事实上，当我们看到整个月球正面的时候，即满月时，它的另一面是黑暗的;当我们看不到月球的时候，月球背面则是阳光普照。

由于目前还没有宇航员或月球车登上月球的背面，人们除了借助照片判断，对月球背面的详细情况知之甚少。而我国的嫦娥四号探测器，为人类逐步揭开月球背面的奥秘迈出了关键的一步。因为没有别的探测器到过月球背面，所以不论是探地形还是探月壤成分，应该都是人类第一次获得的一手数据。

看似“双胞胎”，其实大不同

嫦娥四号探测器原本是嫦娥三号探测器的备份，可以說是一对“双胞胎”。当“三姐”圆满完成任务后，原本作为替补的“四妹”被赋予了新的任务，成为在月球背面软着陆和巡视勘察的先锋。

为了应对全新任务带来的挑战，科研团队对嫦娥四号进行了精心的改进。虽然“四妹”与“三姐”外貌一样，其实已经“脱胎换骨”了。

嫦娥三号有效载荷大致可以分为三类：第一类用来观察月球，包括全景相机、地形地貌相机、测月雷达等;第二类用来观测宇宙，主要由月基光学望远镜承担;第三类用来观察地球周围的等离子层。三种载荷各有所长，相互配合。

由于月球背面可以屏蔽地球无线电干扰，对许多科学研究项目来说具有天然优势。根据着陆区域和科学目标的变化，科研团队为嫦娥四号配备了8台有效载荷。其中，着陆器携带了地形地貌相机、降落相机和低频射电频谱仪等，巡视器装有全景相机、红外成像光谱仪和测月雷达等。

值得一提的是，此次任务还搭载了“国际范儿”装备，分别与荷兰、德国、瑞典、沙特开展科学载荷方面的国际合作。同时，嫦娥四号还搭载了3项由哈尔滨工业大学、中山大学、重庆大学等中国国内高校开发的科学技术试验项目。

当年嫦娥三号着陆区是月球正面的虹湾，那里布满了月海玄武岩，地势较为开阔、平坦，有利于科学勘察目标的选择。而嫦娥四号的主着陆区位于艾肯盆地，那里大坑套小坑，地形复杂。嫦娥四号在凸凹不平的地方软着陆，需要具有比嫦娥三号更准确的着陆精度，并采取几乎垂直的降落方式。可见，“四妹”必须青出于蓝胜于蓝，才能圆满完成任务。

月球那么大，“嫦娥四妹”去哪里

艾肯盆地位于月球背面南端，是一个巨型陨石坑。对艾肯盆地的认识变化，贯穿人类短短几十年的月球探测史。

早在20世纪60年代初甚至更早，天文学家就猜测月球背面可能有一个大型盆地。直到1968年苏联的Zond6号探测器传回了这一区域的照片，人们才最终确定了这个盆地的存在。

为什么科学家对艾肯盆地那么感兴趣？原来，这个盆地藏有许多秘密。如果能破解这些秘密，人类会对月球、太阳系乃至宇宙的形成有更深入的了解。

首先是大。艾肯盆地是太阳系中目前已知的最大的撞击盆地，直径达2500平方千米。它可以帮助我们了解太阳系中的超大型撞击事件的过程是怎样的，会带来什么。

其次是深。艾肯盆地深达13千米，是月球上最深的撞击盆地。这意味着当年的撞击事件很可能撞出了月壳深处甚至月幔的物质，这些被撞出的物质，会是我们研究月球内部成分的钥匙。

最后是古老。据估计，艾肯盆地形成于月球的前酒海纪，是月球上最古老的大型撞击盆地之一。

对艾肯盆地开展探测，有可能揭开“39亿年撞击峰值”之谜。此前，科学家从太阳系撞击历史中发现一个奇特的规律：在地球、月球形成的46亿年历史中，撞击密度、频度和力度最高的时候，并不是最初的46亿年，而在39亿年，其原因困扰科学界已久。

为了让嫦娥四号到这里精耕细作，我国科学家为月球车探测艾肯盆地专门设计了一条“路线”，能够获取地形地貌、物质成分及浅层结构等信息，将在国际上首次建立月球“综合地质剖面”。

“鹊桥”相伴，“飞鸽”传书

无论探测器飞多远，都需要测控通信系统作为联络的纽带。深空探测任务周期长、信号衰减明显，测控通信难度很大，对星上设备、地面设备都有很高的要求。而落在月球背面的嫦娥四号，通信信号完全被月球遮挡，与地面通信更是难上加难。

既然无法像嫦娥三号那样直接和地面联系，“飞鸽传书”的任务只能落到中继卫星身上。2018年5月21日，也就是嫦娥四号升空前半年，我国发射了一颗名为“鹊桥”的中继卫星，并将其架设在地月拉格朗日L2点的环形轨道上。通过它实现通信信号“接力”，嫦娥四号才能够跟“家乡的亲人”联络。

2018年12月12日，嫦娥四号经过约110小时的飞行，到达了月球附近。在順利完成近月制动后，于当天16时45分成功进入环月椭圆轨道，开始绕月飞行。12月30日8时55分，嫦娥四号成功实施变轨控制，进入月球背面着陆准备轨道。

2019年1月3日10时26分，在反推发动机和着陆缓冲机构的“保驾护航”下，一吨多重的嫦娥四号成功降落在月球背面的预定着陆区——艾肯盆地的冯·卡门撞击坑。

落月后，北京航天飞行控制中心通过“鹊桥”中继星发出指令，让嫦娥四号展开了太阳翼和定向天线。1月3日11时40分，嫦娥四号拍摄了世界第一张近距离月背影像图，并顺利传回地面。当天晚上22时22分，玉兔二号巡视器从嫦娥四号驶出，踏上了月球表面，开始了勘察活动。

惊喜！月球上长出植物嫩芽

在接下来的几天，嫦娥四号搭载的各项科学仪器也先后开机，对月球表面进行考察，并进行科学实验。1月11日下午，科研人员执行了一项有趣的任务，他们通过“鹊桥”中继星发出指令，让嫦娥四号与玉兔二号互相拍照。图像清晰显示了着陆地区周围的地形地貌，“嫦娥”和“玉兔”身上的五星红旗分外醒目。

这次在月球上进行的生物科普试验，选择了棉花、油菜、土豆、拟南芥、酵母和果蝇六种生物作为样本，将它们的种子和虫卵带到月球上进行培育。1月15日，嫦娥四号上搭载的生物科普试验载荷发布了最新试验照片，棉花的嫩芽长势良好。这是在经历月球低重力、强辐射、高温差等严峻环境考验后，月球上长出的第一株植物嫩芽，实现了人类首次月面的生物生长培育实验。

由于各项科学活动进展得十分顺利，中国探月工程可以说取得了“五战五捷”。在未来的日子里，嫦娥四号和玉兔二号将继续在月面进行考察，它们还会传来哪些令人惊喜的好消息呢？让我们拭目以待。