由于“潮汐鎖定”效應(yīng)，月球繞地球公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)的周期相同，人類在地球上看到的月球永遠(yuǎn)是半個(gè)月亮，從來都看不到月亮的那半邊。長(zhǎng)期以來，人們盛傳月亮的另一半讓外星人占據(jù)了,外星人可以監(jiān)視地球人的活動(dòng),而地球人卻永遠(yuǎn)看不到他們。事實(shí)真是這樣嗎？5月18日下午，深圳的天文愛好者和市民朋友齊聚圖書館五樓報(bào)告廳，迎來深圳市民文化大講堂的主講嘉賓——嫦娥四號(hào)探測(cè)器副總設(shè)計(jì)師吳學(xué)英博士，大家仿佛穿越浩瀚星空，隨嫦娥四號(hào)體驗(yàn)了一場(chǎng)奇妙的月背探秘之旅。

　　文化賦予月亮的美好傳說和想象 現(xiàn)實(shí)中月球背面卻并不那么美好

　　2018年5月21日，嫦娥四號(hào)中繼星“鵲橋”號(hào)成功發(fā)射，為嫦娥四號(hào)的著陸器和月球車提供地月中繼通信支持。2018年12月8日，嫦娥四號(hào)探測(cè)器在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心由長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射。2019年1月3日，嫦娥四號(hào)成功著陸在月球背面南極-艾特肯盆地馮·卡門撞擊坑的預(yù)選著陸區(qū)。一般非專業(yè)人士也許會(huì)問：在月球正面或背面著陸，分別意味著什么，又有何意義？

　　據(jù)吳學(xué)英介紹，這首先體現(xiàn)在技術(shù)難度上。因?yàn)椴煌诿鎸?duì)面交流，月背與地球之間首先要克服一個(gè)通訊難題；其次，月背地形遠(yuǎn)比正面崎嶇難行，猶如四川山地與華北平原之間的差異。對(duì)于一個(gè)在月球探測(cè)上起步較晚的國(guó)家而言，無異于莫大的挑戰(zhàn)。

　　自古以來，人們?yōu)樵铝临x予了無數(shù)美好傳說和想象，“青女素娥俱耐冷，月中霜里斗嬋娟”“不知天上宮闕，今夕是何年”以及“嫦娥奔月”的故事。可以說，在文化上月亮是國(guó)人最想探索的地方。在物理學(xué)上，其實(shí)月亮的環(huán)境并不像文學(xué)想象中那般美好。除了眾所周知的重力僅為地球的六分之一、遍布各類大大小小的撞擊坑外，月球的一天相當(dāng)于地球的一個(gè)月，其中14個(gè)地球日構(gòu)成它的白天，另外14個(gè)構(gòu)成它的黑夜。月亮本身不發(fā)光而反射太陽(yáng)光，月球的背面也是有光的。

　　人類月球探測(cè)的成功率很低 中國(guó)起步晚，卻實(shí)現(xiàn)了五戰(zhàn)五捷

　　吳學(xué)英回顧了整個(gè)人類的探月歷程。從上個(gè)世紀(jì)50年代開始，聲音探測(cè)已經(jīng)有61年的歷史。國(guó)外的月球探測(cè)大致分為三個(gè)階段：一是從1958年到1976年這十幾年，可謂第一個(gè)高潮期，美蘇大量發(fā)射探測(cè)器；從1976年到1988年，在這十幾年間，基本上沒有任何一個(gè)國(guó)家發(fā)射過探測(cè)器；1989年以后，又逐漸進(jìn)入一個(gè)復(fù)蘇期，從日本開始，包括美國(guó)、歐洲、印度等先后發(fā)射了數(shù)個(gè)探測(cè)器。特別是中國(guó)，在2001年發(fā)射了“嫦娥一號(hào)”。

　　人類探月大概有五種方式：一是硬著陸，說白了就是撞上去，沒有環(huán)繞飛行，典型者如美國(guó)的徘徊者4號(hào)；二是軟著陸，也就是安全著陸，有一臺(tái)月球車，還能釋放出探測(cè)儀器。比較有代表性的比如前蘇聯(lián)的月球9號(hào)；三是環(huán)月探測(cè)，是一種比較廣泛的方式，比如前蘇聯(lián)的月球10號(hào)和美國(guó)的月球軌道器1號(hào)；四是樣品自動(dòng)采樣返回，前蘇聯(lián)的月球16號(hào)就實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)；還有一個(gè)就是載人登月，比如著名的阿波羅11號(hào)和17號(hào)。

　　吳學(xué)英說，從1958年8月美國(guó)發(fā)射世界上第一個(gè)月球探測(cè)器到嫦娥四號(hào)，全球共有107次探測(cè)任務(wù)，其中完全成功的只有53次，也就一半的成功率，由此可以看出來月球探測(cè)的成功率不是很高。航天無疑是一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)的事業(yè)，月球探測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)則更高。

　　中國(guó)雖然起步晚，迄今一共進(jìn)行了5次探月任務(wù)，卻五戰(zhàn)五捷。2007年，嫦娥一號(hào)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了繞月探測(cè)；2010年，嫦娥二號(hào)衛(wèi)星，除了再次繞月以外，還成為距離地球更遠(yuǎn)的一顆衛(wèi)星； 2013年，嫦娥三號(hào)探測(cè)器實(shí)現(xiàn)了中國(guó)探月歷程中的首次軟著陸，在世界上排第三；2018年，中國(guó)又成功發(fā)射了嫦娥四號(hào)探測(cè)器。“總結(jié)這一過程，咱們的探月工程其實(shí)完成了‘繞、落、回’三步走。” 吳學(xué)英說。

　　嫦娥四號(hào)取得月球地形命名權(quán) 反映大國(guó)探月綜合實(shí)力及科研水平

　　嫦娥四號(hào)既是中國(guó)，也是世界上第一個(gè)首次著陸月球背面的探測(cè)器。嫦娥四號(hào)探測(cè)器系統(tǒng)包括著陸器、巡視器和中繼星，與嫦娥三號(hào)的一次性發(fā)射不同，嫦娥四號(hào)的整個(gè)任務(wù)分兩次發(fā)射。當(dāng)時(shí)設(shè)定的科學(xué)目標(biāo)一是實(shí)現(xiàn)人類在月球背面軟著陸和巡視勘測(cè)，二是實(shí)現(xiàn)中繼星對(duì)地對(duì)月球的測(cè)控及數(shù)傳中繼。

　　有趣的是，中繼星和巡視器都被賦予了極具中國(guó)文化色彩的名字：“鵲橋”和“玉兔”。經(jīng)過極其嚴(yán)密的計(jì)算，得出消耗燃料最少的最低軌道即最優(yōu)軌道，通過極為復(fù)雜的飛行過程，“鵲橋”和“玉兔”最終精確地落到了“馮·卡門撞擊坑”。

　　至于發(fā)射嫦娥四號(hào)進(jìn)行月球背面探測(cè)的意義何在，吳學(xué)英是這樣理解的：月球背面有著太陽(yáng)系最古老的撞擊坑，也就是“南極—艾特肯盆地”，對(duì)于研究月球的歷史具有極高的科研價(jià)值；此外，月球背面這樣一個(gè)特殊位置，決定了頻率的波段。很多科學(xué)家在研究宇宙起源、太陽(yáng)系起源的時(shí)候，往往受到高頻波的干擾。低頻波信息在地球上已經(jīng)被污染了，甚至探測(cè)不到了。而正是由于月球背面屏蔽了地球高頻波的干擾，為研究提供了絕佳的條件。

　　面對(duì)巨大的探測(cè)價(jià)值及意義，嫦娥四號(hào)工程必須克服諸多難點(diǎn)。在吳學(xué)英看來，主要的難點(diǎn)有二：一是在月球背面復(fù)雜地形的著陸，二是中繼通信。月球背面除了地形高低起伏之外，還遍布大大小小的撞擊坑，大坑套小坑。實(shí)際上，月球南極盆地就是一個(gè)大坑。所以對(duì)于如此復(fù)雜的地形來說，滿足安全著陸的條件區(qū)域可以說很小。要克服的難點(diǎn)無非兩個(gè)：一是高精度著陸，二是“自主可靠”著陸。這就需要更精準(zhǔn)的計(jì)算、更精細(xì)化的軌道設(shè)計(jì)以及推理掌控。經(jīng)過在理論、技術(shù)、數(shù)據(jù)等各個(gè)層面的攻堅(jiān)克難，嫦娥四號(hào)不僅實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)而安全的軟著陸，而且還實(shí)現(xiàn)了全時(shí)中繼覆蓋。著陸器和巡視器很快傳回月球背面的清晰圖像。

　　值得一提的是，今年2月4號(hào)，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)批準(zhǔn)了嫦娥四號(hào)著陸點(diǎn)的5個(gè)命名，著陸點(diǎn)被命名為天河基地，著陸點(diǎn)周圍的三個(gè)坑，分別被命名為織女、河鼓和天津。而位于三個(gè)坑中間的一座山則被命名為“泰山”。吳學(xué)英認(rèn)為，在月球上能夠取得地形的命名權(quán)，從一個(gè)側(cè)面反映了中國(guó)在月球探測(cè)以及科研工作上的成就。“以嫦娥四號(hào)為例，形成了五大探測(cè)系統(tǒng)，大系統(tǒng)下面還有分系統(tǒng)，涉及到元器件、工藝、材料等等，可謂無所不包，還要把如此大的系統(tǒng)組織起來，反映了國(guó)家的綜合實(shí)力和科研能力。” 吳學(xué)英自豪地說。

　　晶報(bào)記者 魏鼎

　　5次探月任務(wù)

　　2007年

　　嫦娥一號(hào)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了繞月探測(cè)；

　　2010年

　　嫦娥二號(hào)衛(wèi)星，除了再次繞月以外，還成為距離地球更遠(yuǎn)的一顆衛(wèi)星；

　　2013年

　　嫦娥三號(hào)探測(cè)器實(shí)現(xiàn)了中國(guó)探月歷程中的首次軟著陸，在世界上排第三；

　　2014年

　　嫦娥五號(hào)飛行實(shí)驗(yàn)器，完成了落到月球后再?gòu)脑虑蚍祷氐厍虻娜蝿?wù)；

　　2018年

　　中國(guó)又成功發(fā)射了嫦娥四號(hào)探測(cè)器。

　　月球上遍布著環(huán)形山（月海）和高地，有的由小行星撞擊形成的環(huán)形山，是已知太陽(yáng)系中最古老的撞擊坑。月球上雖沒有空氣，卻時(shí)刻受到太陽(yáng)風(fēng)的侵?jǐn)_，月球表面還覆蓋著一層10米左右的“月壤”。在白天，月表溫度可以達(dá)到100攝氏度，而到了晚上，又會(huì)驟降到零下130攝氏度。所以月球溫差特別大。

　　——吳學(xué)英