“嫦娥四号”的难点与突破

2019年1月3日，中国发射的“嫦娥四号”探测器实现了人类首次月球背面软着陆，并开展一系列月球背面的巡视探测。

这是人类一次前所未有的太空探秘旅程，也是太空探索技术的一次重大创新，充分证明了中国航天的创新能力。当天，美国宇航局局长Jim Bridenstine在Twitter发帖向中国“嫦娥4号”团队表示祝贺，称“这是人类史上的首次，更是一项令人印象深刻的成就！”

由于月球自转周期恰好等于公转周期，且都是逆时针方向，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，因此，地球上的人类永远只能看见月球正面，看不见月球背面。

1959年10月7日，前苏联“月球三号”探测器传回第一张月球背面的照片。1968年，美国“阿波罗八号”进行首次环绕月球轨道的载人航天任务时，宇航员第一次看到了月球背面。此后直到中国“嫦娥四号”，世界各国共约发射了100多个月球探测器，其中包括60多个月球着陆器，但没有任何一个月球探测器实现在月球背面软着陆。

整体而言，月球背面和正面差异很大。月球背面月壳比正面更厚，在物质成分、形貌构造、岩石年龄等方面也有很大不同。究竟是什么原因，众说纷纭。揭开这个未解之谜，对人类认识月球甚至认识宇宙都有十分重要的意义。

针对月球背面进行探测，还可以推动月基科学研究的不断深入。月球背面没有来自地球无线电波的干扰，是进行射电天文观测的最佳场所。开展月基低频射电天文观测研究，可以进一步认识月球的演化细节，研究宇宙起源和星球起源等；而对月表环境的探测，可以研究宇宙粒子辐射和太阳风等。

月球蕴藏着丰富的矿产和能源资源，开发和利用月球资源是人类探测月球的源动力之一。近年来，美国等国家相继制定了包括月球背面资源调查研究计划。“嫦娥四号”通过对着陆区进行科学探测与研究，为月球资源的开发利用提供了极有价值的第一手资料。

实现这次“前无古人”的月球背面之旅，“嫦娥四号”攻克了三个主要技术难点：一是复杂地形环境下的安全着陆问题。“嫦娥四号”首选着陆区为月球南极的艾特肯盆地。与“嫦娥三号”着陆区整体较为平坦不同，艾特肯盆地地形比较崎岖，撞击坑大且分布密集，对探测器着陆区的选择和着陆精度提出了更高要求。二是测控通信问题。由于月球正面的遮挡，月球背面没有通信信号，无法与地球实施适时通信，因此，“嫦娥四号”与地面的通信联络要由“鹊桥”中继卫星担任。“鹊桥”中继卫星设在地月拉格朗日L2点，携带了一副展开后口径达近5米的伞状天线，它是人类深空探测器史上最大口径太空通信天线。三是在月球背面的自主巡视技术。月球背面长期受到陨石冲击，比正面月表环境更加严苛。中国设计团队为巡视器设计了感知、移动、探测、充电、安全、月昼转月夜、休眠、月夜转月昼等八种工作模式，以应对不同工作环境、适应不同工作状态的要求。这些技术将为人类今后的月球探测及对太阳系其他行星（如火星)等的探测积累经验。

 “嫦娥四号”完成任务过程中进行了广泛的国际合作，已成为太空探索国际合作的范例。“嫦娥四号”探测器上安装了与德国合作的月表中子及辐射剂量探测仪、与瑞典合作的中性原子探测仪等，中继星上还配置了荷兰低频射电探测仪，这些国际科学载荷与中国自主研制的科学载荷一起，在“陌生”的月背进行各种科学研究和试验。

 “嫦娥四号”之后，中国还将进行“嫦娥五号”月球采样返回任务等一系列无人月球探测任务。可以预测，在世界范围内即将开启的新一轮月球大探测过程中，中国将对人类进一步认识月球乃至宇宙发挥更大更重要的作用。

本文作者为远望智库高级研究员。