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嫦娥四号看到的月球背面

2019-08-26

大众科学 2019年5期
关键词:卡门月球车嫦娥

中国的探月工程,分为3个阶段,第一步是无人探测,通过发射绕月卫星全面综合了解整体的月球,是由嫦娥一号、嫦娥二号完成的;第二步是无人探测落在月球上,就是嫦娥三号、嫦娥四号的任务;第三步,我们要着陆在月球上,并把样品采回来,进一步建设月球基地。今天要向大家介绍的仅仅是嫦娥四号落月探测的第二个探测器。

习主席提出,我们在2020年要全面建成小康社会。2019年是新中国成立70周年,2018年我们在月球着落,2020年中国要探测火星,我们要继续奋斗,直到本世纪中叶我们要建成富强、民主、文明、和谐、美丽的社会主义现代国家。

我们为什么要到月球背面去?月球背面是什么样?谁都没有见过,生活在地球上的人类永远只能看到半个月亮,几亿年来,所有地球上的生命都只能看到这半个月亮,在地球上永远看不到月亮的另外一半。为什么看不到呢?因为月球是逆时针方向自转,而且月球自转一周和公转(绕着地球转)一周的时间正好相同(这种现象被称作同步自转),所以地球上的我们就只能看到月球的一面。直到1919年苏联的月球3号绕月球运行,拍到了月球背面的照片,然后我们才知道月球正面和背面相差太大,这是七十年前做出来的,是了不起的成就。

月球的正面和背面究竟有什么样的差别呢?

月球正面比较平坦,背面全是撞击坑,地形起伏很大,而且高差差10多米,月球整个来说,可以划分为月海区,月路,还有背面南部的一个巨大撞击坑。历史上着陆在月球的探索器,苏联8次,美国10次,我们嫦娥3号着陆在月海上,所有的探索器都是在月球正面着陆的,唯有嫦娥4号着陆在月球背面的。

中国一宣布这个消息,很多人给我打电话,外星人就在月球背面,为什么还要去那个地方。外星人一直在建设月球背面,我们看不见他们,但是他们可以监视我们,所以我们对月球背面充满了恐惧。真的遇到外星人,中国是什么态度?很多人劝我别干这个事。另外我们中国人也出了很多书,说外星人就在月球背面,第二本也出来了,月球背面充满了各种各样的诡异现象,全是外星人造成的。还有人说了,月球是外星人造的,是外星人监视人类的基地,而且据说外星人警告过我们人类,说人类要关爱自己的生命,要远离月球,别到月球捣乱。特别是美国1988年美国著名杂志《世界新闻周刊》登了这个报告,说有一架轰炸机在上空不知去向,后来证明被外星人劫持了,放在撞击坑上面。它的位置,它叫什么名字,它有多大我全知道。我审察我们测量的撞击坑,没有美国的这个飞机,这个撞击坑的直径93公里,深度3公里,大约有60公里,我们人类能造那么大的飞机吗?这显然是伪造的。另外,飞机在太空中是废物,毫无作用,因为月球表面超高真空,所以这是假的。另有网友给我发了100多张照片,每一张照片我都可以找到原照片,他们完全乱贴了一些东西上去。

据说还有一个最神奇的传说,在二战时期德国法西斯失败了,希特勒和他的情妇在月球建了一个大厦,这个也是不可能的事情。还有人说月球上有外星人建设的城市,还有人拍到一个外星人,大约50米高。所以有关月球背面的外星人完全是伪造的,我们应该正本清源,消除人类对月球背面神秘、恐怖的认识。

我们既然要到月球背面去,那如何去呢?

看又看不见,你根本拍不到任何照片,还不能和它通讯?所以,我们要发射一个中继星,联络月球背面和月球正面,这个中继星位置是法国算出来的,这一颗中继星只要飞到这个平衡点,月球车着陆在月球背面,完全可以把月球背面和地球有效、畅通地联络起来,这个位置为拉格朗日两点(L2点),在月球背面,离月球大约是65000公里,发射到这一位置的中继星,命名为鹊桥。鹊桥是中国神话传说中牛郎织女一年一次见面的位置,是鸟类帮助搭建的。

中繼星发射成功后,正如设定的L2点,达到位置以后这个卫星开始工作,打开它的天线,拍出照片,看到清晰的月球背面,也看到远方我们最美的地球,可以直接通过地球的指令指挥月球背面的着陆器和月球车,同时可以把工作的成果通过中继星发回给地球。

接着在2018年12月8号中国把嫦娥四号直接发送月球,嫦娥四号要着陆月球背面,是非常困难的。我们都知道,基本的着陆程序是发射、入轨、飞到月球背面被月球抓住。飞得太快飞跑了,飞慢了要被撞到,要非常精确。嫦娥三号、嫦娥四号都被月球抓住,让它着陆下去。在月球上着陆有一个最大的困难,因为月球表面超高真空的,没有空气,我们地球有地心加速度,月球也有月心加速度,着陆器越下落速度越快,怎么办?我们只有一个办法,在下面安了一个发动机,它往下面掉,发动机往上面推,然后慢慢着陆到100米的高度,这时地球是没有办法指挥它的,因为来不及指挥它,就算是拍了一张照片发给地球,此时相聚38万公里,要1.3秒后我们才看到照片,如果说这个照片显示这里很危险,要再挪一个地方,然后再花1.3秒发回这个信息。所以此时地球管不到它,让它自己选择地方,最后它一共照了3764张照片,选了处安全位置着陆下去。也就是说,在100米高的时候它也很艰难,飞来飞去,就是没有一个好地方。最后在它的计算机库里面,辨别出来一张,朝着这张落下去,它自己选的地方四条腿搭在非常平的面上。

另外我们也看看到底这个区域有多少撞击坑,我们做了一个施工里程16平方公里的撞击坑的分布,大的坑几百米,大的、小的加起来1万多个撞击坑,它选的那么好,就在那个大撞击坑旁边,这是人工智能着陆,着陆之后是这样的状态。

嫦娥三号是在月球正面着陆,地形比较平缓,四号着陆跟三号有一个极大的差别,四号着陆是直接落下去,这个途中不会撞到任何山,这就是人类第一次着陆撞击坑的位置,冯卡门撞击坑,冯卡门是谁?他是钱学森美国求学的导师,是一个非常有名的科学家,那是以他的名字命名的,嫦娥四号就着陆在冯卡门撞击坑里面的。

究竟到月球背面干什么呢?

此次到达月球背面有三个科学目标,第一,采集月球背面的数据。只有到达月球的背面,才能真正的获得这些数据,这些数据都是人类的第一次,为什么呢?大家知道我们地球有一个电离层,对地球发挥巨大的作用——所有无线电通讯都是通过电离层折射反射。但是这个电离层也有一个坏处,它搅乱了一部分宇宙、银河系、太阳发来的各种各样的波,这种干扰还包括月球正面发射出来波,所以人类从来得不到这些数据,所以我们只有到月球背面去。在此次月球车上面安了一个低频监测仪,就是为了完成这个很重要的目标。

第二个目标,月球背面有一个巨大的撞擊坑,这个撞击坑直径达2480公里,深度可以达到12.8公里,这个巨大的撞击坑是在41亿年以前被小天体撞击产生的,这次撞击,将月球里面更古老的石头全部拨开了。

为什么要那里的石头?在对月球做了大量的工作之后,人类到目前获得的都是月球40亿年前到今天的历史。比如说我们中国的历史,秦汉隋唐宋元明清,都有记录。但是我没有夏商周、春秋战国更老的记录,到哪儿找?要找最古老的石头,月球正面全部被覆盖了,做不出来。但是到那个坑里面一定可以找到更古老的石头,把这段历史恢复起来,正因为这样,在经过对冯卡门撞击坑地形、地貌做了详细的了解,最后选定着陆的位置,月球车就要走到冯卡门最关键的位置,寻找最古老的石头。月球车上面放了两台仪器,一个是测月雷达,一个是全景相机,发回的图片中,我们发现了很多碎石头,这些是旁边另外一个撞击坑产生的,这次数据采集完成后,最后得到是月球深部月湾的研究数据。

第三,人类从来没有去过月球背面,月球背面的表面和月球空间、环境怎么样,没有任何数据。我们在月球车和着陆器上安装各种探测仪器,可以得到月球背面的表面环境数据和空间环境数据。

月球车会在每一个月昼,就是白天工作,因为月球的晚上完全漆黑,气温达零下90度,它根本不能工作。但是月球自转一周是28个地球日,14个地球日的白天和14个地球日的夜晚交替进行。但是月球车也并不是14天连续工作的,由于月球车比较矮,受月球对太阳的反射也很厉害,也就是说,当到中午,太阳直射的时候,月球车也需要睡午觉,这个午觉时间为7个地球日,等最高热的时间过去了以后它再开始工作。

嫦娥三号和嫦娥四号一个着陆在正面,一个着陆在月球背面。嫦娥三号月球车只走了1天半就坏了,再也不能干活了。我们把着陆区和走的地方向国家申请命名为广寒宫,另外在广寒宫里面还有很多的撞击坑,我们按照中国古代传说的28星宿命名。这一申请很快得到了国际上批准,现在月球上有一个真正的广寒宫了,任何国家研究月球时,一定要标注那个地方是广寒宫,那是嫦娥三号着陆的地方。而嫦娥四号着陆的地方是在冯卡门撞击坑旁边,这个地方被命名为天河基地,就是银河。在天河基地外面有三个大的撞击坑,一个命名为织女,另外一个叫天津,还有一个叫河谷,在登陆地附近,还有一个巨大的山脉,我们将之命名为五岳之首泰山。

嫦娥四号现在还在继续工作,今年中国要完成到月球上采样,明年2020年中国将要进一步探测火星,这将形成一个特殊的格局,一个火星卫星,一个火星着陆器加一个火星火星车,用此迎接第一个100年的到来!(编辑/高纬时)

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