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人類第一次!嫦娥四號成功落月,月球背面究竟神秘在哪?

1月
03
2019

2019年1月03日14時 今日科學 央廣網科技

央廣網科技

1月3日10時26分, 嫦娥四號探測器成功著陸在月球背面東經177.6度、南緯45.5 度附近的預選著陸區靶心位置,並通過「鵲橋」中繼星傳回了世界第一張近距離拍攝的月背影像圖,揭開了古老月背的神秘面紗。此次任務實現了人類探測器首次月背軟著陸、首次月背與地球的中繼通信,開啟了人類月球探測新篇章。

圖為嫦娥四號著陸器拍攝的著陸點南側月球背面圖像,巡視器將朝此方向駛向月球表面

10時15分,科技人員在北京航天飛行控制中心發出指令,嫦娥四號探測器從距離月面15公里處開始實施動力下降,7500N變推力發動機開機,逐步將探測器的速度從相對月球1.7公里每秒降到零。在6-8公里處,探測器進行快速姿態調整,不斷接近月球;在距月面100米處開始懸停,對障礙物和坡度進行識別,並自主避障;選定相對平坦的區域後,開始緩速垂直下降。約690秒後,嫦娥四號探測器自主著陸在月球背面南極-艾特肯盆地內的馮?卡門撞擊坑內。落月過程中,降落相機拍攝了多張著陸區域影像圖。

落月後,在地面控制下,通過「鵲橋」中繼星的中繼通信鏈路,嫦娥四號探測器進行了太陽翼和定向天線展開等多項工作,建立了定向天線高碼速率鏈路。11時40分著陸器監視C相機獲取了世界第一張近距離拍攝的月背影像圖並傳回地面。圖中展示了巡視器即將駛離著陸器、駛向月背的方向。

嫦娥四號探測器由著陸器和巡視器組成,共配置包括2台國際合作載荷在內的8台有效載荷,其中著陸器上安裝了地形地貌相機、降落相機、低頻射電頻譜儀、與德國合作的月表中子及輻射劑量探測儀等4台載荷;巡視器上安裝了全景相機、測月雷達、紅外成像光譜儀和與瑞典合作的中性原子探測儀。

這些儀器將在月球背面通過就位和巡視探測,開展低頻射電天文觀測與研究,巡視區形貌、礦物組份及月表淺層結構研究,並試驗性開展月球背面中子輻射劑量、中性原子等月球環境研究。此外,著陸器還搭載了月表生物科普試驗載荷。嫦娥四號任務為中外科學家提供了太空探索的機會。

月球背面究竟神秘在哪?中國科學院院士、天體化學與地球化學家歐陽自遠給了我們這樣的解答:

以下內容摘自歐陽自遠在中科院SELF講壇演講實錄:

月亮上有很多塊黑斑,很奇怪的一點,我們在地球上看到的月球永遠是這半個月亮,大家會問,月亮是有自轉的,它轉一圈我們在地球上不就可以看見它了嗎?就是看不到,為什麼?

因為月亮是地球的一個衛星,它們相互的引力產生一種潮汐力,月亮是逆時針方向轉的,我們地球也是逆時針方向轉的,而潮汐海水對海床的摩擦力是順時針方向轉的,所以地球在自轉的時候,總有一個非常非常小的微弱的力在這兒「剎車」,而反作用力卻使月球每年遠離地球3.8厘米。

我們的地球剛誕生的時候,轉得飛快,一天只有6個小時,白天3小時,晚上3小時。經過46億年,我們的一天已經增長到24小時了,表明是越轉越慢了。大家一定都知道,每隔幾年國際會通知大家,我們的時鐘要加1秒,這叫閏秒,表明幾年來我們的地球又慢了一秒。就這樣,我們的地球一直在自轉減慢。

蘇聯最早拍到了月球背面的照片,這就是1959年他們公布的照片,人類才知道月亮的背面是這個樣子,跟我們看到的正面完全不一樣。

我們的「嫦娥一號」也精細地探測到了整個的全月球,提供了一張當時最好的月球的地圖,正面、背面都看得非常清楚。

左邊是月球的正面,大家能看到有很多塊陰影,有人說月球上有22個的海洋,其實這是錯的。月球上一滴水都沒有,這是因為火山噴發,流淌出來的熔岩是黑色的,它填了39億年以前在月亮上由於小天體撞擊月球砸出來的一個個大盆地,所以月亮上一共有22個所謂的「海洋」,正面占19個,背面基本上都是山地、高原,這就是絕不一樣的正面和背面。

這就是我們「嫦娥」做的全月面立體圖,右側是月球正面,左側是月球背面,正面和背面的地形地貌差異很大。

「嫦娥二號」飛得比較低,所以它可以做精細的探測,我們嫦娥二號做的這張圖,是現在全世界最好的、解析度最高的一張影像圖,解析度達到7米,現在全世界都在用「嫦娥二號」的這張圖。圖的中間是月球的正面,兩側是背面,我們可以看到正面和背面差別太大了。

大家可以看到嫦娥二號衛星在月球100公里上空飛行的錄像。我們可以親眼目睹當時它飛離月球的表面,每一個小坑我們都能看得見。前面有一個大坑,它的直徑9公里,我現在可以看到它對面的那個壁很陡,大概有3公里深,它的底上掉了很多粉塵,底上又挨了很多小天體的撞擊,又有很多小的坑。

像這樣幾公里大小的坑,月亮上有33000多個,月亮表面幾乎全是坑坑窪窪的,它的壁上也被小天體砸了,也砸出來一個個洞,所以月球表面非常複雜。通過這段影片,我們可以看得非常清楚。

這是正面和背面立體圖的對比,正面比較平滑,是一塊一塊藍色的大平原;而背面高山崎嶇,南部有一個巨大的坑,這是42億年以前砸出來的,把月球最古老的東西都翻出來了。而我們「嫦娥四號」將要降落在月球背面的那個大坑裡頭,因為有很多新的問題,是我們在正面永遠找不到的。

由於在月球的正面「阿波羅」太空人放置了很多的地震儀,探測月球的月震,根據月震波傳播的速度變化,我們知道月球的內部是怎麼結構的。根據地震波的傳播,我們知道月核的密度比較大,大概直徑有700公里;月幔大約1000公里厚;還有一個薄薄的月殼,月球正面的月殼只有大概五六十公里,而背面卻有一百公里厚;整個月球的內部像一個雞蛋。

我們的地球的內部結構也像一個雞蛋,因為它們都是經歷過內部物質的熔融、分異和重力調整才形成的。我們的「嫦娥一號」、「嫦娥二號」對月球表面的各種成分都測出來了,最後我們甚至可以測出來月球上有一種特殊的能源,能夠提供人類未來核聚變的原料,至少可以為我們人類解決一萬年以上的能源需求,所以月球真的是地球的好「女兒」,將會給地球做出巨大的貢獻。

我們的「嫦娥二號」完成了任務以後,飛到了太陽和地球的拉格朗日2點,離我們地球150萬公里,目的是監視太陽爆發,它待在那兒235天,安靜、認真的探測到了太陽活動與太陽爆發的大量科學數據。

做完了這件事情以後,我們還想給「嫦娥二號」派一點任務,剛好有一個小天體,我們在望遠鏡里看到只是一個光點朝地球飛來,我們算它的軌道,可能在2029年要撞我們的地球。它到底是多大?它到底是什麼樣子?我們都不知道。

後來我們決定把「嫦娥二號」派過去跟那個小天體見面,我們要飛702萬公里,跟那個小行星見面,但不能隔得太遠,也不能撞上去,怎麼辦?我們要和它擦邊而過,距離不得大於1公里。最後「嫦娥二號」精確控制到860米距離跟那個小天體擦邊而過,拍到了這個小天體的全部形貌、表面特徵和運行參數。

其實這個小天體很大,長4.6公里,寬2.4公里,簡直就像幾座大山,如果砸到地球上,或許又會迎來一次新的恐龍滅絕事件。當然,我們現在的技術發展到可以完全規避這個事情的發生,引導小行星偏離方向,不讓它們撞。

美國最有名的一個雜誌叫《世界新聞周刊》,這個雜誌很有權威性,1988年4月5日登載了一張照片。在二戰時期,美國的轟炸機群經過百慕達上空的時候,突然有一家轟炸機不知去向,這個轟炸機到底到哪兒去了?後來傳說它被外星人劫持,他們把飛機放在月球背面的一個坑裡頭,就是這張照片。

我對於這個轟炸機不了解,但是這個坑我一看就知道它的經緯度位置、大小和特徵,這是月球背面一個很有名的坑,它有93公里的直徑,有3公里深,但是這個坑裡卻沒有飛機。這個坑是93公里,照片上的飛機起碼有50公里長,飛機翅膀展開的寬度起碼有50到60公里寬,人能造那麼大的飛機嗎?這是不可能的。

我覺得月球背面沒有任何外星人活動的跡象,現在我們應該正本清源,月球是一個嚴酷的世界,白天100多度,晚上零下180度,溫差可以達到300度,沒有任何絲毫的空氣,月球的環境太嚴酷了,人是不能居住的。

這次我們就要到月球的背面,有一個著陸器和月球車著陸在月球的背面,還有一條飛船叫中繼星,我們要飛到地球月球的拉格朗日2點,是在月球背面的後面,離月球大約是6.5萬公里,就是圖上最旁邊的L2這個點。我們的中繼星將要飛到那兒去,因為那裡面對的是月球的背面,同時也要看到地球。我們「嫦娥五號」的「重返大氣層」試驗,已經有一個中繼星飛過去了,飛到了地球-月球的L2點。

在月球背面還有一個特殊的優勢,是什麼優勢呢?在月球背面是一種長波無線電最乾淨的環境,因為我們在地球和月球正面上有一段無線電是絕對收不到的,包括太陽的某一部分爆發,包括宇宙的各種信息,地球上都接收不到,為什麼?

我們地球有一個電離層,全部干擾來自地球之外的長波無線電信息,我們啥都測不到,就是圖中最邊上的這部分,月球正面也測不出來,它也被地球的電離層干擾。世界上最好選擇的地方就在月球背面,它非常乾淨,所有的雜音都被月球正面擋住了,所以它是一個最好的環境,是科學家夢寐以求的地方,它可以清晰地收到來自宇宙早期的很多信息。我們也發射了很多的小衛星,讓它們探測各種功能,得到我們在地球和月球正面永遠得不到的各種科學數據。現在「鵲橋」正在奔向它的位置,我們大約在年底要發射著陸器、月球車,構建完整的體系。

這是明年的任務,我們將要發射「嫦娥五號」,著陸在月球正面的一個地方,這個地方有很多複雜的科學問題。我們的落點跟「阿波羅」的6個著陸點距離非常遠,我們一定能夠得到很多樣品,大概要採樣2公斤到3公斤的樣品,供全國的科學家來進行研究。

「嫦娥五號「即將著陸下去,它會有一個鏟子鏟樣品,還會在月球上打鑽取樣,把所有的樣品取下來後放在返回艙裡面。返回艙從月面起飛,但是回到地球我們算了一下,糟了,它會高速地撞擊地球的大氣層,就會一直在燃燒著,會把我們採集回來的樣品全部燒掉。

所以我們採取了一個辦法,當返回艙下降到大氣層彈道一半的時候,就不能再下降了,讓它跳出大氣層,再下降。就像小孩兒在水面上用石頭打一個水漂,把石頭砸進去,再冒出來,再落下去,這樣返回艙的速度就慢了。這樣的話,我們就可以利用降落傘讓它降落下來,就比較安全了,我們要全部樣品著陸在內蒙古,在我們自己的國土上,就在楊利偉著陸的地方。

它一下來,降落傘打開,安全的軟著陸到四子王旗,它早就告訴了我們,它將降落在什麼經緯度。我們立即派人去,最後我們這個試驗很成功。假如我們的載人登月太空人在裡面,他就會很安全。

這樣我們中國既可以像「嫦娥一號」、「嫦娥二號」那樣到達月球,也像「嫦娥三號」、「嫦娥四號」一樣著陸月球,再像「嫦娥五號」、「嫦娥六號」一樣,把東西帶回地球。我們既可以去,也可以落,還可以安全回來,我們中國的航天員一定能夠到達月球,我們甚至要建立月球基地,這是我們明年要完成的任務。


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