2019年1月3日10時26分，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，實現人類探測器首次在月球背面軟著陸。
發射成功現場（圖源：我們的太空微博）
它對中國探月、乃至整個人類探月，到底有多大意義？本文十大看點為你全方位解讀。
動圖：NASA的深空天氣探測衛星在150萬千米外日地拉格朗日點「定點」觀察而來的月球掠過地球，可以明顯看到月球只有一面對著地球（圖源：NASA）
歐陽自遠院士在中科院SELF講壇的演講中表示：
我們的著陸器和月球車將要降落在月面背面的巨大的艾肯盆地上，這裡面有很多新的科學信息。
△中國未來將進行火星、木星及其他天體的探測（來源：中科院SELF講壇）
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等。這是為什麼呢？
我們地球有一個電離層，全部幹擾來自地球之外的長波無線電信息都測不到，月球正面也被地球的電離層幹擾，也測不到。最好的選擇就在月球背面，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。
人類月球探測、甚至人類航天的巔峰就是大名鼎鼎的阿波羅登月工程，但是，所有的阿波羅載人任務、甚至蘇聯和美國的其他無人著陸月球任務都集中在月球正面，對這裡人類已經了解得非常多。
到中國嫦娥三號時，人類已經在月球正面有過20個著陸器，然而背面為0（圖源：Wikipedia）
但是，之所以一直探測正面、在正面著陸，卻從不去背面，一個重要原因就是背面著陸的難度大大難於正面。
而嫦娥四號對這個「難題」做出了回答：「我選擇著陸月球背後，不是因為它簡單，而是因為它更難」。
據說月球背面有外星人，有很多人說咱們中國人幹嘛要到月球背面去惹禍呢？別人都不敢去。這些到底是真是假呢？歐陽自遠院士在演講中給出了答案：
△月球是不是外星人造的？（來源：中科院SELF講壇）
美國最有名的一個雜誌叫《世界新聞周刊》，1988年4月5日登載了一張照片。在二戰時期，美國轟炸機群經過百慕達上空時，有一架轟炸機不知去向。後來傳說它被外星人劫持，被放在月球背面的一個坑裡頭。
△《世界新聞周刊》刊登的照片
這是月球背面一個很有名的坑，它有93公裡的直徑，照片上的飛機起碼有50公裡長，飛機翅膀展開的寬度起碼有50到60公裡寬，人能造那麼大的飛機嗎？這是不可能的。
網友們給我們發了許多照片，比如右邊的圖，網友說是外星人在月球上巡查，背後就是外星人的秘密武器製造工廠。其實這個人是「阿波羅16號」的太空人杜克，鞋印都是完全一樣的，右邊的照片完全是偽造的。
有人說月球上有金字塔，其實是把埃及金字塔的照片貼上去的。
有人說月球上有巨石陣，其實是把英國的巨石陣照片合成到了月球照片上。
還有人說，這是外星人的照片。我量了一下，這個外星人的高度起碼有50米，哪有那麼高的人？這全是假的。
我覺得月球背面沒有任何外星人活動的跡象。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。
直接劃重點：
a. 月球背面幾乎全是環形山/隕石坑（97.5%），比正面多得多（69%），形成原因和目前的情況只有理論解釋，缺乏實地驗證；
b. 月球背面南極-艾特肯盆地，是太陽系第二大超級隕石坑，早在1998年，NASA的月球勘探者號就發現這裡存在水冰，而且更接近月球最原始的情況；
c. 嫦娥四號實際著陸地點位於該區域中部的馮·卡門環形山，它以錢學森的恩師的名字命名。這裡經過了強烈碰撞，極可能曾經被熔巖淹沒，各類物質含量豐富，或許留有月幔最原始的成分，保留了月球最深層的秘密；
d. 「月球上氦三能量開發可供人類能源需求XX萬/億年」的說法，相信大家已經看過很多了，而理論上月球背面環境更容易產生氦三；
e. 月球背面有天然的「屏蔽」，沒有任何來自地球的輻射幹擾，這意味著它有著無比完美的安靜環境做天文觀測；
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）看起來截然不同（圖源：NASA）
以上，基本意味著第一個實現月球背面著陸的探測器將會收穫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。
既然月球擋住了背面，就要布置一顆信號中繼衛星，為著陸器做準備和全程信號支持。從上個世紀六十年代開始，NASA就一直在提設想、論證，但從未實踐過。目前，中國已經完成了這一任務：早在去年5月份，就成功部署了「鵲橋號」中繼衛星，在月球背後6.5萬公裡之外的地月拉格朗日二點附近Halo軌道簇上運行。
鵲橋號中繼星與地球、月球的軌道關係（圖源：吳偉仁等）
這是人類歷史上首個月球信號中繼衛星，架起了地球和月球背後的「鵲橋」，它將全程見證嫦娥四號的探測過程，也將負責嫦娥四號的全程通信。
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複雜，對各種配合著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了以往任何一次著陸，最大落差高達16.1千米。馮·卡門環形山屬於其中一塊核心區域，對嫦娥四號而言，相當於翻越崇山峻岭來找它。
如果把此前探測器在月球正面的著陸情形描述為小船輕輕划過湖面，嫦娥四號在月球背面的著陸就好比在風暴洋中衝浪，難度不可同日而語。
南極-艾特肯盆地的地形圖複雜程度遠超其他地方，圖中標註處即馮·卡門環形山（圖修改自：Garrick-Bethell and Zuber）
為了成功著陸並釋放月球車探測，所克服的難度和意義可想而知。
嫦娥四號早在12月8日就出發，使用了我國目前深空探測的最強火箭長三乙改III型。3.8噸重的它僅花了4天14時16分就完成了發射、軌道校正、近月制動、進入工作軌道，是四次主要任務中最短的一個。但依然等到了2019年1月3日才進行著陸任務。
為什麼需要這麼長的時間呢？
是為了等待時機。
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。換做地球時間就是近14天交替的白天黑夜。在進入月球軌道後，嫦娥四號一邊測試儀器，一邊等待月球進入白天，畢竟它的主要能量來源是太陽能。
光線照射形成的影子，也是著陸時判斷地形的重要圖像參考（圖源：NASA）
另一方面，由於降落地點處於南極附近，它需要逐漸調整軌道傾角才能經過這裡，比較耗時。同時，也要等待太陽光照在月球的角度達到理想的狀態，這樣所有的地貌都會有比較清晰的陰影，最大程度輔助光學設備選擇並定位著陸地點。
由於降落的難度大大增加，嫦娥四號的著陸方式也將作出改動。由於著陸地的獨特地貌特點，它的避障需求遠高於其他著陸任務。
嫦娥三號和四號動力下降過程對比（圖源：李飛等）
可以看出，在進入準備階段後，嫦娥四號的軌跡不降反升，而後進入一個幾乎要實現長距離垂直下降過程，期間完成避障、懸停、精避障、緩速降落全過程，難度極大。這麼一個複雜的「走位」，對自主導航制導與控制要求極高。
採用太陽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，月球上太陽能極其充沛，太陽能電池板充電，剩餘電能儲蓄下來，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，以及蘇聯、美國諸多無人探測器，大都採用這個方案。
2013年12月2日發射的嫦娥三號和玉兔號月球車，它們能量主要依靠太陽能電池板（圖源：中國航天科技集團）
而在嫦娥四號上，中國將首次實驗自己的「核電池」技術。儘管它不是最主要的能量來源，但這個突破已經意義重大。
嫦娥四號原本是嫦娥三號的備份版本，但毫無疑問，目前它的科學和工程目標都大大超出了前者。在嫦娥四號動力下降過程中，它需要鵲橋號配合完成全部動作，這就要求對星上傳感器和核心降落輔助設備進行全新升級。
月面微型生態圈，帶有馬鈴薯、蠶、擬南芥和生命支撐系統（圖源：重慶大學）
基於過往經驗，嫦娥四號對月球車進行了一定改進，以期延長使用壽命，擴大科研成果。太陽能帆板系統也升級為高效三結砷化鎵材料，能量來源更強勁。對嫦娥三號已有的測月雷達等設備進行升級。
此外，在科學儀器上，為充分利用月球背後的「乾淨」天文觀測條件，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，它還攜帶了一個以科普為主要目標的月面微型生態圈，裡面有幾種生物，也是人類首次進行月面生物實驗。
嫦娥探月工程作為中國最具標誌性大型科學研究項目之一，在擴展中國航天國際影響力、甚至直接促進國際合作方面的意義對我國而言是無可取代的，而嫦娥四號任務更是為中國航天邁出了突破性的一步。
嫦娥四號任務的火箭整流罩上有眾多國際機構，可以看出這是個高度國際化的任務（圖源：中國航天科技集團）
在科學方面，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，月球小型光學成像探測儀是與沙特合作。
在任務成功後，嫦娥四號收集來的一手科研數據將會對外全部公開，歡迎全世界科學家共同研究。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，也在行業內外得到了很多關注，是我國航天對外開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。它的科學和工程意義，對整個人類而言都是重大突破。
所以，
在正式宣布了
「嫦娥四號」成功著陸的消息後，
推特上外國網友的畫風都是這樣的：
就連美國宇航局NASA的Jim Bridenstine局長，也在第一時間向中國表示了祝賀，稱嫦娥4號成功登陸月球背面是人類歷史上的首次，更是一項「令人印象深刻的成就」！
另外，有外國的科技媒體人目前還在認真學習到底該怎么正確地讀出「嫦娥」倆字：
不過更有趣的，還是這些老外在等待嫦娥4號成功登陸消息時的各種「碎碎念」。畢竟，雖然中國的微博等境內社交平臺早在10：26分嫦娥4號成功登陸後就已經傳出了多個小道消息，但官方渠道當時還沒有消息。
於是，這些老外也和咱們一樣，一方面看到這些小道消息非常興奮，一方面又因為遲遲沒確認只能繼續憋著……
當然，正所謂瑕不掩瑜。這些小插曲並沒有打消這些外國網友對嫦娥4號及其成就的巨大熱情。在官方終於宣布了成功登陸的消息後，這些老外們都在發布對於嫦娥4號的讚美之詞，稱這確實是「前無古人」的成就。
央視國際版CGTN隨後播出了關於嫦娥的大專題節目，也算是讓這些關心中國航天進步的熱心老外們得到了滿足。
主要參考文獻：
1. 文中的「吳偉仁等」指來自此期刊文章：吳偉仁，王瓊，唐玉華，等. 「嫦娥4號」月球背面軟著陸任務設計[J]. 深空探測學報，2017， 4(2):111-117.
2. 文中的「李飛等」指來自此期刊文章：李飛, 張熇, 吳學英, 等. 月球背面地形對軟著陸探測的影響分析[J]. 深空探測學報, 2017, 4(2): 143-149.
3. NASA最早提出的完整月球信號中繼方案可見文章：Farquhar, W. (1972). A halo-orbit lunar station.
4. 南極-艾特肯盆地高程原圖來自：Potter, R. W. K., G. S. Collins, W. S. Kiefer, P. J. McGovern, and D. A. Kring (2012), Constraining the size of the South Pole-Aitken basin impact, Icarus, 220, 730–743, doi:10.1016/j.icarus.2012.05.032.
來源：綜合中科院之聲、科學大院、環球日報、央視新聞、中科院SELF講壇
本期編輯：荊詩越