嫦娥四号 人类探月工程里程碑

啸风

2019年1月11日，中国探月工程嫦娥四号任务传来捷报，嫦娥四号着陆器、玉兔二号巡视器顺利完成互拍成像，任务取得圆满成功。这意味着作为中国探月工程的重要一步，嫦娥四号在人类历史上首次实现了航天器在月球背面软着陆和巡视勘察，首次实现了地球与月球背面的测控通信，在月球背面留下了中国探月的第一行足迹，在揭开了古老月背的神秘面纱同时，更开启了人类探索宇宙奥秘的新篇章。

回溯历史，自中国探月工程实施以来，目前已先后成功完成了嫦娥一号、二号、三号、再入返回飞行试验、嫦娥四号等5次任务。以此次嫦娥四号任务圆满成功为标志，我国探月工程四期和深空探测工程全面拉开序幕。

6个“首次”创新

据了解，嫦娥四号探测器包括两器一星，即月球软着陆探测器、月面巡视探测器、“鹊桥”中继卫星，飞行过程包括发射、地月转移、环月、动力下降等阶段。

2018年12月8日2时23分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器，开启了月球探测的新旅程。2019年1月3日，经过26天38万公里的漫长跋涉，嫦娥四号在举世瞩目之下成功踏上月球背面，实现了人类探测器首次月背软着陆。

2019年1月11日，国家航天局宣布：嫦娥四号着陆器和玉兔二号巡视器正常分离，两器完成互拍，地面接收图像清晰完好;中外科学载荷探测数据正常下传;“鹊桥”中继卫星有效支撑测控通信需求;着陆器、巡视器、中继星状态良好，达到既定工程目标;工程任务转入科学探测阶段，探月工程嫦娥四号任务取得圆满成功。

自2004年党中央、国务院批准探月工程立项以来，为了贯彻落实2020年前实现“绕、落、回”三步走的大目标，我国先后实施了嫦娥一号、二号、三号、再入返回飞行试验等四次任务，加上这次嫦娥四号的成功，探月工程已经取得“五战五捷”。

2019年1月14日，国家航天局副局长、探月工程副总指挥吴艳华在国务院新闻办的新闻发布会上，一口气用了6个“首次”来概括嫦娥四号任务的创新：首次实现月球背面软着陆与巡视探测，首次实现月球背面与地球的中继测控通信，首次实现在月球背面着陆器和月球轨道微卫星的甚低频科学探测，运载火箭多窗口、窄宽度发射和入轨精度达到国际先进水平，首次进行超地月距离的激光测距技术试验，首次在月面开展生物科普展示，首次开展国际合作载荷搭载和联合探测。

联合国外空司迪皮蓬司长表示：嫦娥四号任务标志着空间探索历史上一个令人难以置信的里程碑，这不仅是中国取得的巨大成功，也是国际航天界迈出的一大步。

为什么要选择月球背面

由于月球自转周期和公转周期相等，加上被地球潮汐锁定，地球强大的引力让月球总是一面朝向地球，人类在地球上只能看见月球的正面。从20世纪50年代开始，人类陆续向月球发射了100多次探测器，但还从没有探测器在月球背面着陆开展就位探测。在过去60年的人类月球探测史上，月球背面始终是一块未被抵达的处女地。

那么，嫦娥四号为什么要落到月球背面？中国科学院院士、中国月球探测工程首席科学家欧阳自远揭示了其中的秘密。

目前，全球已进行过一百多次探月活动，对月球背面开展过地形地貌影像图的编制和载人环月飞行对月球背面的观测。1959年苏联的月球3号首次编制出第一幅月球背面影像图，1968年美国的阿波罗8号第一次实施了载人环月飞行，观测月球背面的地形地貌，但是从来没有一个探测器在月球背面进行软着陆。于人类而言，月球背面仍犹如一个“秘境中的秘境”，有许多未知等待探测。

“通过对月球正面的探测，人类基本掌握了月球正面演化的历史，而月球背面则记录着月球更古老的历史。”欧阳自远说，“月球背面的地质情况与正面有所不同，研究这里的地质演化历史，对探索月球的形成和长达40多亿年的历史具有重要的意义”。

另外，来自宇宙空间的电磁波只能被地球接收到一部分，而地球的电离层又对低频辐射电磁波产生严重干扰，低频辐射电磁波难以在地球表面和月球正面被人类接收到。因此，科学家们一直希望找到一个地方，去研究来自宇宙空间的低频电磁信号。

“月球背面是科学家们梦寐以求的地方。”欧阳自远说，因为在那里是接收低频辐射的一个完美的场所。“只有到月球背面去，才能够获得这些人类从未得到过的信息，而这些信息将蕴藏丰富的科学内容”。

报道显示，嫦娥四号此次登陆月球背面的科学任务主要是开展月球背面低频射电天文观测与研究：开展月球背面巡视区形貌、矿物组份及月表浅层结构探测与研究，充实和完善月球最古老時期的演化历史：试验性开展月球背面中子辐射剂量、中性原子等月球环境探测研究。

破解宇宙谜题

圆满完成两器互拍的人物之后，嫦娥四号着陆器和玉兔二号巡视器将在月球开始长期驻留月背的生活。在迎接月背严酷环境考验的同时，嫦娥四号着陆器和玉兔二号巡视器肩负了观天测地破解宇宙谜题的重要使命。

由于长期受到陨石的冲击，月球背面月表环境更为严酷。月球上白昼时温度最高达150摄氏度，黑夜时低至零下180摄氏度，一个夜晚相当于地球14天。如何度过炎炎晌午，如何在漫漫长夜里抵御严寒，对“嫦娥”和“玉兔”都是很大的挑战。

针对这些问题，科研人员们已提前做了考虑。月夜降临时，玉兔二号会找好栖身之所，收起桅杆，合上太阳翼，同着陆器一起休眠。直到太阳照射到太阳翼的电池片上，沉睡的“嫦娥”和“玉兔”才会被唤醒，开启新的旅行。

中国探月工程总设计师吴伟仁院士介绍说，玉兔二号还对电缆钩挂系统进行了电缆最小化裸露改进，针对钩挂、摩擦等应用场景做了上千次试验，大幅提升了整体可靠性。

在解决了“生存”的问题后，嫦娥四号着陆器和玉兔二号巡视器的肩负的科学任务可谓满满当当，归纳起来主要有3个方面。

第一个是“耳听”，听来自宇宙深处的微弱电磁信号。

嫦娥四号着陆器和中继星上分别安装了中国研制的低频射电频谱仪和中-荷合作研制的低频射电探测仪。到月球背面开展低频射电天文观测是天文学家梦寐以求的。中科院月球与深空探测总体部主任邹永廖说，这样的天文观测是研究太阳、行星及太阳系外天体的重要手段，也将为研究恒星起源和星云演化提供重要资料。

第二个是“眼观”，观察月球剖面的物质成分。

玉兔二号装备了一台测月雷达，配合全景相机、地形地貌相机和红外成像光谱仪，可以获取集地形地貌、物质成分、浅层结构于一体的综合地质剖面。这个剖面一旦建立，对揭示着陆区域地质演化历史、演化细节将有重大贡献。

第三个是“手摸”，触摸月球表面的独特环境。

嫦娥四号上的载荷还将对月面中子与辐射剂量、中性原子等月表环境进行探测，研究宇宙辐射、太阳风与月面物质相互作用的情况。

全球航天国际交流与合作的典范

作为新时代中国航天自主创新、探索未知、造福人类的重大科学实践活动，中国探月成为全球航天国际交流与合作中的重要力量。本次嫦娥四号任务实现了多个方面的创新，其中就包括了首次开展国际合作载荷搭载和联合探测。

2015年4月，中国国家航天局正式向国际社会征集搭载载荷，一共收集到10多个国家近20台搭载申请建议。经过遴选以后，最终着陆器上德国研制的月表中子及辐射剂量探测仪、巡视器上瑞典研制的中性原子探测仪、“鹊桥”中继星上荷兰研制的低频射电探测仪、哈工大微卫星上沙特研制的微型成像相机，伴随着嫦娥四号飞向月球，书写了世界各国科学家携手探索宇宙奥秘的新篇章。

国家航天局副局长、探月工程副总指挥吴艳华介绍，除了这四台国外载荷以外，在嫦娥四号上，中国还与俄罗斯合作研发了同位素热源以保障嫦娥四号探测器安全度过月夜，并与欧空局在深空测控方面相互支持。

另外，中国与美国方面也进行了合作，中国利用正在月球轨道上运行的美国月球观测卫星（以下简称LRO）对嫦娥四号探测器进行了观测。

吴艳华透露了当时双方合作的一些细节：本次嫦娥四号任务，美国NASA提出希望利用LRO来观测嫦娥四号着陆时月尘信息，供科学家研究。就此，双方科学家通过电视电话会议进行了密切沟通。

“最终，美方将他们卫星有关信息告诉了中方，中方也及时把嫦娥四号着陆经纬度、着陆时间告诉了美方。”吴艳华称，这个合作是科学家共同的愿望，因为监测的数据都是为了探索宇宙奥秘，这是世界各国的共同责任，尤其航天大国、航天强国更应该突出合作。

据悉，在接下来即将启动的月球南极着陆任务中，中国将向国际社会在轨道器和着陆器上分别提供十公斤的载荷搭载机会。同时，李国平表示，正在轨运营的“鹊桥”中继卫星，后续还有三到五年的寿命，中国也欢迎国际社会利用鹊桥号中继卫星继续开展科学研究工作。

此外，国家航天局秘书长、新闻发言人李国平还透露了中国空间站的建设情况。他表示，中国的空间站目前正在建设过程当中，预计到2022年前后建成。而在此过程当中，中国也先后与俄罗斯、德国、法国、欧空局等多个国家和组织开展了载人航天探测方面的合作。

中国探月工程大事记

◎20世纪90年代初：在孙家栋、欧阳自远、姜景山等一批科学家的极力动议下，中国的探月科研逐渐进入到实质的筹备阶段。

◎2004年：我国探月工程正式批准立项，并命名为“嫦娥工程”。按照规划，整个探月工程分为“绕、落、回”三个阶段。

◎2007年：嫦娥一号任务绕月探测，实现了中华民族千年奔月梦想。

◎2010年：嫦娥二号成功发射，获得国际最高7米分辨率全月影像图，飞至日地拉格朗日L2点进行环绕探测，并对700万公里外的图塔蒂斯小行星进行高精度飞越探测。

◎2013年：12月2日，西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭成功将嫦娥三号探测器发射升空。12月14日，嫦娥三号探测器在月球表面预选着陆区域成功着陆，标志着中国成为世界上第三个实现地外天体软着陆的国家。12月15日，嫦娥三号着陆器、巡视器顺利完成互拍成像，标志着中国探月工程二期取得圆满成功。

◎2014年：再入返回飞行试验任务圆满成功，突破和掌握了航天器以接近第二宇宙速度再入返回關键技术，为我国正在实施的月面采样返回及未来深空探测奠定了坚实的基础，创造了月球探测史的中国纪录。

◎2018年5月21日：在西昌卫星发射中心，长征四号丙运载火箭成功发射“鹊桥”中继卫星，并围绕地月-拉格朗日L2点稳定运行，实现地球与月球背面的测控及中继通信。

◎2018年12月8日：在西昌卫星发射中心，长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器，开启了月球探测的新旅程。

◎2018年1月3日：嫦娥四号成功着陆在了月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区，月球背面真正意义上第一次成功留下了人类探测器的身影，随后嫦娥四号传回了人类探测器在月球背面拍摄的第一张图片。

◎2019年1月11日：探月工程嫦娥四号任务取得圆满成功，在人类历史上首次实现航天器在月球背面软着陆和巡视探测，首次实现了地球与月球背面的测控通信，同时也标志着我国探月工程四期和深空探测工程全面拉开序幕。

◎2019年底：实施嫦娥五号月面采样返回任务。

◎2020年前后：实施我国首次火星探测任务。

（环飞整理）