為什么美國、蘇聯(lián)都“不屑”去，中國偏要成為登陸月球背面第一國？(轉載)
2018年12月8日2時(shí)2*分，中國嫦娥四號探測器從西昌衛星發(fā)射中心成功起飛，開(kāi)始踏上奔向月球的旅程！ 根據吉印通社消息，201*年1月*日10時(shí)26分，嫦娥四號探測器自主著(zhù)陸在月球背面南極-艾特肯盆地內的馮?卡門(mén)撞擊坑內，實(shí)現人類(lèi)探測器首次在月球背面軟著(zhù)陸。 庫叔看到有網(wǎng)友提出質(zhì)疑： 真的是這樣嗎？ 嫦娥四號著(zhù)陸月球，它對中國探月、乃至整個(gè)人類(lèi)探月，到底有多大意義？十大看點(diǎn)告訴你！
發(fā)射成功現場(chǎng)
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為什么選擇探測月球背后？
地球上每天都有無(wú)數人舉頭望明月，對著(zhù)它發(fā)出各式各樣的感慨。但極少有人意識到，從他們第一次看到月亮至今，除了月亮“形狀”（月相）的變化，月球表面的“圖案”其實(shí)從來(lái)沒(méi)變過(guò)，甚至最早人類(lèi)遠祖古猿看到的月亮和今人并無(wú)區別。
NASA的深空天氣探測衛星在1*0萬(wàn)千米外日地拉格朗日點(diǎn)“定點(diǎn)”觀(guān)察而來(lái)的月球掠過(guò)地球，可以明顯看到月球只有一面對著(zhù)地球
道理很簡(jiǎn)單：
通過(guò)億萬(wàn)年的努力，巨大的地球把月球牢牢得實(shí)現了潮汐鎖定，使它圍繞地球一圈的公轉周期完全等于自身轉動(dòng)。從地球上就只能看到當初它被固定朝向地球的一面。雖然由于月球天平動(dòng)和視差現象可以瞥見(jiàn)一小部分背面，但絕大部分都是看不到的。我們稱(chēng)之為“月球背面”，在一些文藝作品中，還被藝術(shù)得稱(chēng)為“月之暗面”。需要注意的是，月球背面也能被太陽(yáng)照到，并不“暗”，只不過(guò)人類(lèi)看不到而已。
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“我選擇著(zhù)陸月球背后，不是因為它簡(jiǎn)單，而是因為它更難”
人類(lèi)月球探測、甚至人類(lèi)航天的巔峰就是大名鼎鼎的阿波羅登月工程，它留下了載入史冊的三句話(huà)：
肯尼迪總統說(shuō)過(guò)兩句：“我們要在這個(gè)十年結束前，把宇航員送上月球，再安全送回來(lái)”，“我們選擇登月，不是因為它簡(jiǎn)單，而是因為它很難”。
經(jīng)過(guò)無(wú)數航天人的努力，終于在1*6*年*月20日，由阿姆斯特朗說(shuō)出了最著(zhù)名的那一句：“這是我的一小步，卻是全人類(lèi)的一大步”。
到中國嫦娥三號時(shí)，人類(lèi)已經(jīng)在月球正面有過(guò)20個(gè)著(zhù)陸器，然而背面為0
但是，所有的阿波羅載人任務(wù)、甚至蘇聯(lián)和美國的其他無(wú)人著(zhù)陸月球任務(wù)都集中在月球正面，對這里人類(lèi)已經(jīng)了解得非常多?，F在，不僅頂級科學(xué)家可以每天用激光精確監測地月距離和表面情況，普通天文愛(ài)好者也可以用望遠鏡了解月球正面的每一個(gè)月海、每一座環(huán)形山。阿波羅計劃甚至送了12名宇航員登陸月球正面、還帶回了*82千克的單體樣本。
之所以一直探測正面、在正面著(zhù)陸，卻從不去背面，一個(gè)重要原因就是背面著(zhù)陸的難度大大難于正面。
因為蘇美太空競賽的走向逐漸變成“耗資不菲但收獲有限”，二者先后放棄了月球探測。也給人類(lèi)的月球探測留下了一個(gè)大挑戰：誰(shuí)能成功著(zhù)陸月球背面？我們要因為難，就不去了嗎？
嫦娥四號做出了回答：“我選擇著(zhù)陸月球背后，不是因為它簡(jiǎn)單，而是因為它更難”。
月球背后探測會(huì )給科研界帶來(lái)什么？
直接劃重點(diǎn)：
a. 月球背面幾乎全是環(huán)形山/隕石坑（**.*%），比正面多得多（6*%），形成原因和目前的情況只有理論解釋?zhuān)狈?shí)地驗證；
b. 月球背面南極-艾特肯盆地，是太陽(yáng)系第二大超級隕石坑，早在1**8年，NASA的月球勘探者號就發(fā)現這里存在水冰，而且更接近月球最原始的情況；
c. 嫦娥四號實(shí)際著(zhù)陸地點(diǎn)位于該區域中部的馮·卡門(mén)環(huán)形山，它以錢(qián)學(xué)森的恩師的名字命名。這里經(jīng)過(guò)了強烈碰撞，極可能曾經(jīng)被熔巖淹沒(méi)，各類(lèi)物質(zhì)含量豐富，或許留有月幔最原始的成分，保留了月球最深層的秘密；
d. “月球上氦三能量開(kāi)發(fā)可供人類(lèi)能源需求XX萬(wàn)/億年”的說(shuō)法，相信大家已經(jīng)看過(guò)很多了，而理論上月球背面環(huán)境更容易產(chǎn)生氦三；
e. 月球背面有天然的“屏蔽”，沒(méi)有任何來(lái)自地球的輻射干擾，這意味著(zhù)它有著(zhù)無(wú)比完美的安靜環(huán)境做天文觀(guān)測；
f. 月球背面的月壤也極有可能與正面大不相同。
月球正面（左）和月球背面（右）看起來(lái)截然不同
以上，基本意味著(zhù)第一個(gè)實(shí)現月球背面著(zhù)陸的探測器將會(huì )收獲眾多獨特的科研成果，對世界航天和天文界都將是巨大的貢獻。
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月球擋住了，信號咋辦？
既然月球擋住了背面，就要布置一顆信號中繼衛星，為著(zhù)陸器做準備和全程信號支持。從上個(gè)世紀六十年代開(kāi)始，NASA就一直在提設想、論證，但從未實(shí)踐過(guò)。目前，中國已經(jīng)完成了這一任務(wù)：早在今年*月份，就成功部署了“鵲橋號”中繼衛星，在月球背后6.*萬(wàn)公里之外的地月拉格朗日二點(diǎn)附近Halo軌道簇上運行。
鵲橋號中繼星與地球、月球的軌道關(guān)系
這是人類(lèi)歷史上首個(gè)月球信號中繼衛星，架起了地球和月球背后的“鵲橋”，它將全程見(jiàn)證嫦娥四號的探測過(guò)程，也將負責嫦娥四號的全程通信。
著(zhù)陸區域到底有多復雜？
月球背面隕石坑密布、尤其南極-艾特肯盆地的地形和高程圖異常復雜，對各種配合著(zhù)陸傳感器的系統要求很高。尤其是高度方面的變化速度超過(guò)了以往任何一次著(zhù)陸，最大落差高達16.1千米。馮·卡門(mén)環(huán)形山屬于其中一塊核心區域，對嫦娥四號而言，相當于翻越崇山峻嶺來(lái)找它。
如果把此前探測器在月球正面的著(zhù)陸情形描述為小船輕輕劃過(guò)湖面，嫦娥四號在月球背面的著(zhù)陸就好比在風(fēng)暴洋中沖浪，難度不可同日而語(yǔ)。
南極-艾特肯盆地的地形圖復雜程度遠超其他地方，圖中標注處即馮·卡門(mén)環(huán)形山
為了成功著(zhù)陸并釋放月球車(chē)探測，所克服的難度和意義可想而知。
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為什么四天就到月球，還遲遲不著(zhù)陸？
嫦娥四號早在12月8日就出發(fā)，使用了我國目前深空探測的最強火箭長(cháng)三乙改III型。*.8噸重的它僅花了4天14時(shí)16分就完成了發(fā)射、軌道校正、近月制動(dòng)、進(jìn)入工作軌道，是四次主要任務(wù)中最短的一個(gè)。但依然等到了201*年1月*日才進(jìn)行著(zhù)陸任務(wù)。
為什么需要這么長(cháng)的時(shí)間呢？
是為了等待時(shí)機。
月球被潮汐鎖定，自轉與公轉相同，導致它的一天就是一年，一半是黑夜一半是白天。換做地球時(shí)間就是近14天交替的白天黑夜。在進(jìn)入月球軌道后，嫦娥四號一邊測試儀器，一邊等待月球進(jìn)入白天，畢竟它的主要能量來(lái)源是太陽(yáng)能。
光線(xiàn)照射形成的影子，也是著(zhù)陸時(shí)判斷地形的重要圖像參考
另一方面，由于降落地點(diǎn)處于南極附近，它需要逐漸調整軌道傾角才能經(jīng)過(guò)這里，比較耗時(shí)。同時(shí)，也要等待太陽(yáng)光照在月球的角度達到理想的狀態(tài)，這樣所有的地貌都會(huì )有比較清晰的陰影，最大程度輔助光學(xué)設備選擇并定位著(zhù)陸地點(diǎn)。
網(wǎng)上有說(shuō)法是，阿波羅登月的選擇時(shí)間參考了中國的傳統歷法——農歷，某種程度上，這個(gè)說(shuō)法挺有道理，因為農歷與月相一致，月相又說(shuō)明了月球上太陽(yáng)光照情況。這是登月設備的重要參考。
嫦娥四號著(zhù)陸怎么“走位”？
由于降落的難度大大增加，嫦娥四號的著(zhù)陸方式也將作出改動(dòng)。由于著(zhù)陸地的獨特地貌特點(diǎn)，它的避障需求遠高于其他著(zhù)陸任務(wù)。
嫦娥三號和四號動(dòng)力下降過(guò)程對比
可以看出，在進(jìn)入準備階段后，嫦娥四號的軌跡不降反升，而后進(jìn)入一個(gè)幾乎要實(shí)現長(cháng)距離垂直下降過(guò)程，期間完成避障、懸停、精避障、緩速降落全過(guò)程，難度極大。這么一個(gè)復雜的“走位”，對自主導航制導與控制要求極高。
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嫦娥四號的能量怎么來(lái)？
采用太陽(yáng)能電池板和充電電池組合，是很多月球探測器的基本配備。在（月球）白天，月球上太陽(yáng)能極其充沛，太陽(yáng)能電池板充電，剩余電能儲蓄下來(lái)，所有系統正常工作。晚上能量不足，只能冬眠或降低工作強度。我國的嫦娥三號和玉兔號任務(wù)，以及蘇聯(lián)、美國諸多無(wú)人探測器，大都采用這個(gè)方案。
201*年12月2日發(fā)射的嫦娥三號和玉兔號月球車(chē)，它們能量主要依靠太陽(yáng)能電池板
為應對夜晚過(guò)低的溫度，探測器還需要攜帶放射性同位素元素钚-2*8，它的半衰期長(cháng)達88年，會(huì )源源不斷釋放熱量，做保溫用，嫦娥三號即是如此。與此同時(shí)，它的熱量也可以收集起來(lái)用以發(fā)電，這就是大名鼎鼎的“核電池”，太陽(yáng)系的五個(gè)使者：先鋒十號、先鋒十一號、旅行者一號、旅行者二號、新視野號，皆是依靠它實(shí)現了深空之旅。
而在嫦娥四號上，中國將首次實(shí)驗自己的“核電池”技術(shù)。盡管它不是最主要的能量來(lái)源，但這個(gè)突破已經(jīng)意義重大。
逆襲的備份！
嫦娥四號原本是嫦娥三號的備份版本，但毫無(wú)疑問(wèn)，目前它的科學(xué)和工程目標都大大超出了前者。在嫦娥四號動(dòng)力下降過(guò)程中，它需要鵲橋號配合完成全部動(dòng)作，這就要求對星上傳感器和核心降落輔助設備進(jìn)行全新升級。
月面微型生態(tài)圈，帶有馬鈴薯、蠶、擬南芥和生命支撐系統
基于過(guò)往經(jīng)驗，嫦娥四號對月球車(chē)進(jìn)行了一定改進(jìn)，以期延長(cháng)使用壽命，擴大科研成果。太陽(yáng)能帆板系統也升級為高效三結砷化鎵材料，能量來(lái)源更強勁。對嫦娥三號已有的測月雷達等設備進(jìn)行升級。
此外，在科學(xué)儀器上，為充分利用月球背后的“干凈”天文觀(guān)測條件，它新增了探測中子及輻射劑量、低頻射電和中性原子等一系列設備。除了科研，它還攜帶了一個(gè)以科普為主要目標的月面微型生態(tài)圈，里面有幾種生物，也是人類(lèi)首次進(jìn)行月面生物實(shí)驗。
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國際合作大突破
嫦娥探月工程作為中國最具標志性大型科學(xué)研究項目之一，在擴展中國航天國際影響力、甚至直接促進(jìn)國際合作方面的意義對我國而言是無(wú)可取代的，而嫦娥四號任務(wù)（本質(zhì)上鵲橋號中繼衛星也屬于嫦娥四號任務(wù)的一部分）更是為中國航天邁出了突破性的一步。
嫦娥四號任務(wù)的火箭整流罩上有眾多國際機構，可以看出這是個(gè)高度國際化的任務(wù)
在科學(xué)方面，低射頻電探測儀是與荷蘭合作，月表中子與輻射劑量探測儀是與德國合作，中性原子探測儀是和瑞典合作，月球小型光學(xué)成像探測儀是與沙特合作。
在任務(wù)成功后，嫦娥四號收集來(lái)的一手科研數據將會(huì )對外全部公開(kāi)，歡迎全世界科學(xué)家共同研究。一言以蔽之：嫦娥工程是近些年中國航天在國際上最大的一張名片，造成廣泛影響的同時(shí)，也在行業(yè)內外得到了很多關(guān)注，是我國航天對外開(kāi)放吸引合作的最佳平臺。
因而，眼前的嫦娥四號，不僅是中國的，更是全世界的。它的科學(xué)和工程意義，對整個(gè)人類(lèi)而言都是重大突破。
