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來源 / 騰訊科技（ID：qqtech）
文 / 喬輝
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騰訊科技訊（喬輝）2018年12月8日凌晨2點24分，中國長徵三號乙運載火箭在西昌衛星發射中心起飛，把「嫦娥四號」探測器送入地月轉移軌道，踏上了奔赴月球背面的徵程，經過27天飛行之後，預計2019年年初著陸。
「嫦娥四號」將首次實現人類探測器在月球背面軟著陸和巡視勘察，首次實現月球背面與地面站通過中繼衛星通信。將對月球背面的環境進行研究，對月球背面的表面、淺深層、深層進行研究，在月球背面進行低頻射電天文觀測等。
一、「嫦娥四號」如何奔月？
1、本次發射利用的是「長徵三號乙」運載火箭，目前是長徵系列火箭中的主力成員；
2、起飛約139秒，助推器分離；起飛約157秒，一二級分離；起飛約234秒，整流罩分離；起 飛約324秒，二三級分離；起飛約1133秒，器箭分離；
3、進入地月轉移軌道，向月球進發；
4、抵達月球附近，減速入軌，進入離月面100公裡的圓軌道，然後變軌進入近月面15公裡的橢圓軌道；
5、反推制動剎車，動力下降著陸月面背面；
6、由於嫦娥四號降落在月球背面，需要中繼衛星「鵲橋」轉接信號；
7、完成自檢工作後，巡視器駛離著陸器，踏上月面；
8、各自開展科研工作。
二、「嫦娥四號」降落在月球哪裡？
「嫦娥四號動力下降示意圖
「嫦娥四號」的著陸點為月球南極，處於月球背面艾特肯盆地，該盆地直徑大約2500公裡，深13公裡，從坑底最深處到最高處落差大約16公裡，這是太陽系內已知的最大、最古老的撞擊坑。該盆地保存了原始月殼的巖石，收集這個區域巖石的數據可以幫助科學家們更好地理解月球的組成，具有極高的科學研究價值。
月球背面艾特肯盆地，該盆地直徑大約2500公裡，深13公裡
三、「嫦娥四號」探月的七大亮點
1、實現人類首次月球背面軟著陸與巡視勘察
」嫦娥四號「是」嫦娥三號「的備份探測器，兩者設計得幾乎一模一樣。」嫦娥三號「於2013年發射升空後，成功降落在月球表面，並且釋放出玉兔月球車，進行月巖探測，圓滿完成了任務。」嫦娥四號「將在月球背面著陸，這是人類探測器首次在月球背面軟著陸。無論美國還是前蘇聯，都是在月球正面著陸。
2、實現月球背面探測器與地面站間的中繼衛星通信
「嫦娥四號」探測器能夠在月球背面著陸，關鍵就在於科學家提前把一顆叫「鵲橋」的中繼衛星放在了地球和月球連線外側的「拉格朗日點」上（L2），在這個點上，中繼衛星在地球和月球共同的引力作用下圍繞地球運動，且始終懸停在月球背面的上空。有了這顆衛星做通訊保障，探測器才敢在月球背面著陸，這也是人類首次。
嫦娥四號月球巡視器示意圖
3、國際首次實現在月球背面的甚低頻射電天文觀測
宇宙起源的演化是自然科學的基本問題，射電天文是研究宇宙的重要手段，但低頻無線電波能夠被地球電離層和磁層的等離子吸收，無法到達地面，幾乎是射電天文觀測的空白。在太空中，又有來自地球無線電和太陽無線電的幹擾，而月球的背面則是觀測的絕佳場所。
月球尺寸足夠大，能夠阻擋來自地球無線電的幹擾，在月球的夜晚，還同時能夠阻擋來自太陽的幹擾。月球背面是公認的低頻射電天文的絕佳場所。嫦娥四號或許能為我們打開一扇觀測宇宙的新窗口。
4、中繼衛星入軌精度達到國際先進水平
中繼衛星「鵲橋」是由長徵四號丙運載火箭送到L2點的。想把衛星穩定放在L2點並不是一件容易的事情，入軌難度比一般的衛星大得多。
5、國內首次實現同位素核電池的太空應用
RTG中使用的是二氧鈽(鈽-238），放射性衰變使其變得非常熾熱。
我們知道，大名鼎鼎的NASA「好奇號」火星車採用的是核電源供電，使用的是鈽-238衰變放出的熱量再經熱電偶轉換為電能（RTG)，這種裝置沒有活動的部件，所以很可靠，並且放射性材料能夠持續發熱很多年。
同樣，「嫦娥四號」首次採用了這種供電方式，但還是輔助作用，主要還是太陽能板供電。據科學家介紹，這次使用的核電源功率還比較小，僅2瓦，與電腦上的USB口供電能力差不多，僅在月夜採集溫度的時候採用。
6、國際上首次開展超地月距離的反射式雷射測距試驗
阿波羅11號放置在月面的雷射角反射鏡（左），角反射鏡的原理：無論從什麼角度入射，反射光線總是與入射光線平行。
在阿波羅登月期間，太空人在月面上放置了多個雷射角反射器，為人類研究月球的運動情況起了極大作用，由此還推算出月球每年3.8釐米的速度遠離地球。甚至還在驗證廣義相對論方面派上了用場。
地球和月球的距離是38萬公裡，而中繼星與地球的距離是45萬公裡，還沒有任何國家在這個距離上安裝雷射角反射器，而我們做到了。
7、國際首次開展月球背面中子及輻射劑量、中性原子分布和地月L2點低頻射電天文觀測研究
「嫦娥四號」任務包含中繼星和探測器兩次發射任務，在中繼星和探測器上共有三個國際載荷，分別是著陸器搭載的月球中子及輻射劑量探測儀、巡視器搭載的月球中性原子探測儀以及中繼星搭載的中荷低頻射電譜儀，他們將分別首次開展月球背面中子及輻射劑量、中性原子分布和地月L2點低頻射電天文觀測等科學研究。
四、從「嫦娥一號」到「嫦娥四號」簡史
中國「嫦娥探月」工程無人月球探測，分為「繞、落、回」三個階段。
1、「繞」就是發射月球衛星，「嫦娥一號」和「嫦娥二號」已經實現。
嫦娥一號的飛行軌道（左），嫦娥二號的飛行軌道（右）
2、「落」就是在月球表面軟著陸，「嫦娥三號」已實現在月球的正面軟著陸，本次「嫦娥四號」將實現在月球背面軟著陸，在月球背面開展科學探測工作，這在全球尚屬首次。雖然是嫦娥三號的備份星，但卻取得了多方面的創新。
嫦娥三號飛行軌道
3、「回」就是從月球表面採樣返回地球，這樣等待後續」嫦娥五號「和」嫦娥六號「去實現。
五、人類探月簡史
1969年，登月太空人奧爾德林站在月面上，從頭盔的反光中可見另一位太空人，正是登月第一人阿姆斯特朗。
1959年至1976年，前蘇聯曾60多次向月球發射探測器，創造了多項世界第一，包括第一次拍攝到月球背面，以及三次採集月巖返回地球。
截至2017年底，美國向月球發射的探測器和載人太空飛行器也已超60多次。中國4次，日本2次，歐洲1次，印度1次。比較成功的包括：
1961年至1968年，美國「徘徊者」系列飛行器，「月球軌道」系列飛行器以及「勘測者」系列月球著陸器，為後續阿波羅登月計劃鋪平了道路；
1969年至1972年，美國實施阿波羅計劃，共6次登月成功，把12名太空人送上過月球；
1994年至1999年期間，美國「克萊門汀」和「月球探勘者」的數據表明，月球兩極區域可能存在著水冰；
2003年9月27日，歐空局的「智慧一號」探測器發射升空，這是歐空局第一個飛向月球的探測器，完成科學任務後，於2006年9月3日主動撞擊月球表面；
2007年至2008年，日本「月亮女神」，以及「嫦娥一號」成功進入月球軌道，隨後印度「月船1號」相繼進入月球軌道；
嫦娥一號示意圖
2009年6月18日，美國的「月球勘測軌道飛行器」和「月球環形山觀測與遙感衛星」同時發射；
2010年10月1日搭載著「嫦娥二號」衛星的長徵三號丙運載火箭在西昌衛星發射中心點火發射；
嫦娥二號示意圖
2011年9月10日，美國發射了「聖杯號」，這項任務旨在精確探測並繪製月球的重力場圖以判斷月球內部構造；
2013年9月6日，美國發射「月球大氣與粉塵環境探測器」，用於探測月球大氣層的散逸層和周圍的塵埃，該探測器於2014年4月18日撞向月球背面而結束任務；
嫦娥三號著陸器與巡視器（玉兔號）
2013年12月14日，「嫦娥三號」成功軟著陸於月球雨海西北部，成為繼1976年「月球24號」後首個在月球表面軟著陸的探測器，也是世界上第三個實現在月面著陸的國家；
2014年發射的嫦娥五號T1試驗器拍攝到的地-月同框
2014年10月23日，「嫦娥五號T1試驗器」發射升空，為未來的「嫦娥五號」探測器以第二宇宙速度再入大氣層提供試驗驗證。2014年11月01日，返回器在內蒙古四子王旗預定區域順利著陸，我國探月工程三期再入返回飛行試驗獲得圓滿成功。
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