嫦娥四號登月後都做了啥?

2020-12-04 品玩

「嫦娥四號」探測器成功著陸月球已經過去近兩年時間。作為人類歷史上第一個在月球背面成功軟著陸的人類探測器，從成功著陸至今，嫦娥四號已和玉兔二號在月球背面度過22個晝夜，折合630個地球日。

在中國的探月工程裡，「嫦娥四號」的意義尤為特殊。

2004年我國的繞月探測工程「嫦娥工程」正式啟動，工程分為繞、落、回三個階段，其中「落」的第二階段，會發射嫦娥二號、三號、四號完成月面軟著陸和自動巡視勘察的任務。

在嫦娥四號著陸前，嫦娥三號已實現在月球正面著陸，但由於月球的自轉和公轉周期相同，導致它只有一面對著地球，探測器如何在月球背面著陸成為世界前沿技術。因此嫦娥四號的成功著落，讓中國成為全球首個實現在月球背面著陸的國家。

「嫦娥四號」著陸器而之所以要抵達月球背面，是因為背面受電磁波幹擾較小，其地質情況也與正面有所不同，能監聽到地球上無法獲取的微弱宇宙信號，利於進行宇宙輻射探測、宇宙起源探索等科學研究。

同時對探索月球土壤成分、小行星活動乃至月球的形成都有重要輔助意義，未來的星際探索中轉基地或許能在這裡站腳。

2020年9月25日，嫦娥四號和其搭載的月球車玉兔二號進入月夜休眠，那麼已經在月球背面工作22月晝的它到底有哪些新發現？

「玉兔二號」月球車三大科學任務，完善月球檔案

從嫦娥四號著陸後傳回的第一張月球背面影像照片，到近期探測器首次詳細測量月球表面的強烈輻射，嫦娥四號在不斷完善著月球的檔案資料。

根據國防科工局的資料介紹，嫦娥四號的科學探測工作主要有三方面：

開展月球背面低頻射電天文觀測與研究，填補射電天文領域在低頻觀測段的空白；月球背面巡視區形貌、礦物組份及月表淺層結構探測與研究，空間維度上獲取縱向剖面，從時間維度上研究古老的物質成分；試驗性開展月球背面中子輻射劑量、中性原子等月球環境探測研究，了解宇宙輻射、太陽風與月面物質相互作用的情況，以及月面物質成分的太空風化作用影響。

嫦娥四號並非孤軍奮戰，科研人員為其搭載的月球車「玉兔二號」是它的得力助手。玉兔二號專為月球表面巡視探測而設計，車上搭載了全景相機、測月雷達、紅外成像光譜儀和中性原子探測儀，好比一臺給月球「CT掃描」的設備。

而截止此次月夜休眠，「玉兔二號」的累積行駛裡程達到519.29米，為科研人員傳回了諸多數據輔助科學研究，以下為首次且重要的探測成果總結：

玉兔二號給月球做「CT掃描」首次開展低頻射電天文觀測

電磁波譜的任何一個波段背後，都有天體的物理現象和機理，而月球背面乾淨的電磁環境，是全世界天文學家夢寐以求開展低頻射電探測的寶地。

嫦娥四號任務中的低頻射電探測計劃，由中國和荷蘭共同開展。嫦娥四號共搭載三種低頻射電探測儀器：著陸器上的低頻射電頻譜儀、中繼星上的中荷低頻射電探測儀、以及用於月球軌道超長波天文觀測的微衛星。

為了讓噪音更少信號更準確，嫦娥四號裝有三根長天線和一根短天線，近場信號長短天線共同接收，而宇宙天體傳來的遠場信號由長天線接收。

目前嫦娥四號工程中的兩臺低頻射電探測儀都採用了長壽命設計，在嫦娥四號任務期滿結束後，很可能會繼續工作數年，獲得更多觀測機會。

關於來自宇宙空間背景、銀河系、太陽、行星的信號，或許能從中得到獨特的解答，讓人類有機會聆聽來自宇宙更深處的聲音。

首次揭示月背地下40米地質分層結構

「玉兔二號」搭載了多個科學儀器，其中的測月雷達通過無線電波穿透月面後所產生的回波進行對可見光波段無法探測的地下巖層進行掃描，且不同頻率的電磁波可以探測不同深度的地層。這相當於一臺「CT機」不斷掃描月球背面的內部，分析其物質組成和結構，

今年2月，「玉兔二號」首次揭示了月球背面著陸區域地下40米深度內的地質分層結構，發現這層結構主要由摻雜著不同大小石塊的多孔顆粒物質組成，並總共識別出三個地層單元。此外深度40米以下雷達信號微弱，無法推斷其物質特性。

研究人員表示，該研究可幫助人們了解月球撞擊和火山活動歷史，有望為月球背面的地質演化研究帶來新的啟示。

月背面地下三個地層單元首次詳細測量月球表面的強烈輻射

今年9月29日，中國嫦娥四號探測器首次詳細測量了月球表面的強烈輻射，並發現在這樣的輻射下人類探索月球是安全的，而在此前科學家們不得不從外推法和模型估算太空人在月球表面受到的輻射量，因此此項研究有助於更好地了解未來太空人需要穿何種程度的防護服。

據了解，嫦娥四號通過新型劑量計裝置測量每小時的輻射率，它被放置於嫦娥四號探測器內。

通過此次的輻射數據，研究人員做出一些重要意義的計算結果，比如覆蓋至少50釐米厚月球土壤的月球基地足以保護太空人免受輻射威脅；一個深一點兒的艙室用大約10米深的水進行防護，則足以抵禦會導致輻射水平急劇上升的太陽風暴。這些數字對於未來太空人如何能在月球表面安全的停留多久有著不可估量的意義。

發表在《Science Advances》的輻射數據報告圖參考資料：

《中國「玉兔二號」首次揭示月背地下40米地質分層結構》-新華網

http://www.xinhuanet.com/2020-02/27/c_1125635129.htm

《中國嫦娥四號探測器首次詳細測量月球表面的強烈輻射》-中國科學報

https://tech.china.com/article/20200929/20200929616240.html

《嫦娥四號探路低頻射電觀測，推開射電天文學最後一扇窗》-環球網

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1622231176334136450&wfr=spider&for=pc

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