嫦娥四號為什麼要去月球背面?

　　自去年12月8日從地球出發後，嫦娥四號探測器經過26天約38萬公裡的「長途跋涉」，1月3日10時26分成功軟著陸在月球背面的南極-艾特肯盆地馮·卡門撞擊坑，這是人類探測器首次在月球背面實現軟著陸。

嫦娥四號著陸器。

玉兔二號巡視器。

　　世界著名空氣動力學家馮·卡門和以他命名的撞擊坑

　　西奧多·馮·卡門也許是中國人最熟悉的外國導師了。他是匈牙利猶太人，1936年加入美國籍，是世界著名空氣動力學家和世界上最偉大的航天工程學家，卻也被認為是中國航天的奠基人，因為我國著名科學家錢偉長、錢學森、郭永懷都是他的親傳弟子。

　　當年，馮·卡門及其愛徒錢學森共同工作過的加利福尼亞理工學院實驗室已經成為赫赫有名的美國宇航局（NASA）噴氣推進實驗室（JPL）；如今，以馮·卡門命名的月球撞擊坑也迎來了第一位訪客——來自中國的嫦娥四號。

　　航天科技集團五院嫦娥四號探測器總設計師孫澤洲在接受媒體採訪時表示，此前，人類的航天探索從未抵達過月球背面。作為月球背面最古老的撞擊坑之一，馮·卡門撞擊坑經過幾十億年的風化，在地形複雜的月球背面，是相對比較平坦的區域，利於嫦娥四號進行軟著陸和巡視探測。同時，馮·卡門撞擊坑由於歷史悠久，也可能留存了月球形成、太陽系起源的痕跡，有很大的科學探測價值。

　　在這裡，嫦娥四號將探索月球最深層的秘密，比如對撞擊坑下方的結構進行雷達探測，為這些地貌的形成提供解釋；深度繪製馮·卡門撞擊坑地下結構，同時結合撞擊坑規模、月壤厚度等數據，提供著陸區地層剖面信息。之後，嫦娥四號將通過2018年5月份發射的中國「鵲橋」號通信中繼衛星與位於中國、阿根廷和納米比亞的地面站進行聯繫，傳遞無線電信號，同時發回電視圖像。

　　當然，關於月球背面，人們想要知道的還有很多：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；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……

　　總是背對著地球的那一面，因為嫦娥四號的到來，也許很快就要呈現在公眾面前了。

　　新型清潔能源氦-3 和它的「月球家園」

嫦娥四號著陸器地形地貌相機拍攝的玉兔二號在A點影像圖。

　　據測算，100噸氦-3能提供夠全世界使用一年的能源總量。

　　因為，當氦-3遇上氚時，就會發生堆積式核反應，釋放出大量能量，但該核反應不會產生任何放射性物質，反應所產生的物質也不會對周圍環境造成任何汙染，被稱為「完美能源」。只不過遺憾的是，地球上，這種物質儲量較少。

　　而月球上的氦-3含量超過百萬噸。探月的這一重大發現令人們欣喜萬分，甚至由此誕生了一部非常著名的科幻電影《月球》。在月球上的氦-3採集基地中，採集員常駐月球，定期把氦-3送回地球。彼時，月球已經成為人類的重要能源基地。

　　現實中，目前尚未找到能夠較為科學便捷提煉月球上氦-3的方法。現有的方法是將月球上的物質升溫加熱至700℃，以此提煉氦-3元素。但在月球上，要將物質加熱至700℃是件很困難的事情，而將物質運回地球後再提煉又過於繁雜，需要耗費大量的人力、物力以及財力。

　　儘管如此，面對能源日益緊缺的狀況，人們研究氦-3的腳步未曾停歇，各國科學家正圍繞月球上氦-3的儲量、採掘、提純、運輸及月球環境保護等問題悄然開展相關研究。

　　我國的獨特貢獻是通過測量月壤厚度來計算月球上的氦-3儲量。2015年4月，我國科學家利用嫦娥三號玉兔月球車的測月雷達數據首次給出了較為可靠的月壤厚度估計，認為前人的估計方法可能普遍低估了月壤厚度和氦-3總儲量。這一次，在理論上更容易產生氦-3的月球背面，嫦娥四號的探索令人期待。

　　保護地球生命的大氣層和其限制科學研究的另一面

月球背面。

　　開展月球背面低頻射電天文觀測與研究也是嫦娥四號的主要科學任務之一。

　　為什麼非要去月球背面開展這項任務？要回答這個問題，便不得不談到「大氣窗口」了。

　　地球的大氣層就像一扇窗戶，它允許某些頻率波長的電磁波透過，但阻擋另一些透過。長波低頻波段的電磁波幾乎被完全屏蔽。另外，在某些波段上，地球上大量的無線電設備，大氣中的閃電、極光等都會對觀測數據產生嚴重幹擾，甚至讓觀測難以進行。

　　而月球背面不同，這裡沒有大氣。由於「潮汐鎖定」效應，月球繞地球公轉與自轉的周期相同，人類在地球上看到的月球永遠是同樣的半個月亮，月球背面因永遠背對地球，可以屏蔽所有來自地球的信號幹擾。

　　另一方面，月球背面並非永遠是暗夜，也有白天和黑夜之分，因此唯一的幹擾太陽輻射在太陽落山之後，也消失不見，這裡就成了開展低頻射電天文觀測的絕佳地點。

　　據報導，嫦娥四號任務搭載的相應的科學設備，將在人類歷史上首次在月球背面開展低頻射電天文觀測，有望填補人類在100- 1 000 kHz射電天文觀測的空白，有望在太陽風激波、日冕物質拋射和高能電子束流的產生機理等方面取得原創性的成果。

（來源：《中國氣象報》2019年1月10日四版 圖片來自中國國家航天局、美國宇航局等官網 責任編輯：王美麗）