探索月球背面的嫦娥四号(1)
嫦娥三号在月球上顺利完成任务后，不仅给科学研究带来了很多成果，而且为它的妹妹—嫦娥四号的出发打下了很好的基础。不过，遗憾的是姐妹俩不可能见面了，因为“妹妹”要着陆的地方是月球背面。
为什么要探测月球背面
说起嫦娥四号的任务，还有一番曲折的争论。嫦娥四号是嫦娥三号的备份星，由于嫦娥三号落月探测器出色地完成了预定任务，关于“嫦娥四号”是否要发射及其承担的任务曾在较长一段时间内不能确定，主要是因为有关专家意见不一致，为此论证甚至争吵了两年，分歧的核心在于嫦娥四号是落在月球正面还是背面？刚开始，很多专家认为嫦娥四号还是应该落到月球正面，这样比较牢靠，技术风险小，不会节外生枝。但是，嫦娥系列月球探测器总指挥兼总设计师顾问叶培健院士主张落到月球背面。叶院士认为，落到月球背面，如果成功了是一大亮点；如果不成功，因为这是人类第一次，也可以原谅。先不要讲什么科学意义、技术带动，单从逻辑学上看，落到月球背面的科学意义就是一句话：背面没去过!结果，叶院士的提议通过了，嫦娥四号要到月球背面探测。
嫦娥四号并不是一个很大、很复杂的月球探测器，而且还是个“备份”，可是其发射的意义是深远的，如果发射成功，它将创造多个“首次”。
1.首次到达月球背面的探测器
由于月球的自转周期与绕地球的公转周期刚好相同，地球上的人永远看不到月球的背面，很多科幻影片都把月球背面描述得格外神秘—那里充斥外星人、宇宙飞船、神秘基地、金字塔……而真实的月球背面到底有什么呢？没有人知道。尽管过去60年内，人类已经发射了100多个月球探测器，其中有65个登陆月球，但只有不载人的环绕月球轨道器和载人的阿波罗号远远地看到过月球背面，并没有一个探测器或人真正地到达月球背面进行探测。因此，嫦娥四号将是世界上第一个在月球背面软着陆和巡视探测的航天器。
嫦娥四号将首次为科学工作者提供月球背面空间科学研究平台，有望获得一批重大的原创性科学研究成果。
月球背面独特的环境条件和复杂的地质历史，一直是学术界和工程界探测与研究的难点、热点以及未来规划开展探测的重点。随着航天技术的不断发展，开展对月球背面的着陆与巡视探测越来越受到航天大国的重视。目前美国国家航空航天局和欧洲空间局都已制订了未来月球背面的探测计划，特别是欧洲空间局提出了系统的月球背面探测任务建议书，并计划于2025年实施该计划的发射任务。可喜的是这个想法很快就会被中国的嫦娥四号实现，中国在这方面将居于世界领先地位。
飞向月球背面的嫦娥四号示意图
2.首次发射月球探测中继卫星
由于受到月球自身的遮挡，着陆在月球背面的探测器无法直接实现与地球的测控通信和数据传输。嫦娥四号的“鹊桥”中继星将成为架设在嫦娥四号着陆器和巡视器与地球间的“通信站”，搭建地月信息联通的“天桥”。现在，“鹊桥”中继星已经顺利到达预定点，等待着嫦娥四号的到来。它是世界首颗运行在地月L(拉格朗日)2点Halo使命轨道的卫星，可为嫦娥四号月球探测器提供地月中继测控通信。同时，中继卫星上还将携带一些实验载荷，开展科学探测和新技术实验。
3.首次在月球上开展月面生态系统研究
在嫦娥四号的落月探测器上还搭载着一个“月面微型生态圈”。在这个小罐子里放置了两种种子、蚕卵、土壤、水、营养液和空气以及微型相机和信息传输系统等科研设备，可进行史无前例的月面生态系统研究。
4.探月工程首次向社会资本开放
此次探月工程向社会资本开放，鼓励社会资本、企业参与。据介绍，嫦娥四号将作为开发平台、验证平台、应用平台，为社会资本提供技术验证、产品搭载、数据应用等条件。探月工程三期总设计师胡浩表示，以嫦娥四号为试点，探索引入社会资本的新模式，对于打破航天工业壁垒、加速航天技术创新、有效降低工程成本、提高投资效益等具有积极作用和深远影响。在选择嫦娥四号中继星的整星方案和研制定点单位时，邀请了高校、科研院所、企业等多方单位参与竞争择优，这在深空探测领域尚属首次。
为了激发普通民众特别是青少年的探索热情，嫦娥四号预留了3千克载荷在全国范围内征集大胆创意。现已在全国征集的290多项方案中选择了20项优秀项目，其中有很多中学生和大学生项目，最后评选出了3个一等奖，然后从这3个项目中选出一个项目搭载在嫦娥四号上，以便起到很好的宣传效果。
嫦娥四号着陆器和月球车示意图
那么，探索月球背面究竟有什么意义？月球是一个整体，月球的正面和背面在地质结构上有很大差别。因此在研究月球时，不但要研究月球的正面，还要研究其背面。
这次任务是人类第一次向月球背面未知区域的探索。它的着陆点是月球南半球的一个巨大陨石坑—艾特肯盆地，位于月球南极。这个直径2500千米、深达13千米的大坑，是月球最大的陨石坑，在整个太阳系也名列前茅。艾特肯盆地吸引科学家的不只是它的尺寸，更有魅力的是近年来发现这片区域有大量冰。据科学家分析，这些冰可能是彗星或小行星撞击的残留，在永久的黑暗中得以幸存。由于没有阳光的直接照射，这些冰并没有发生升华或离解。自20世纪60年代以来，人类已经从月球轨道对这片冰进行了多次探测，包括：阿波罗15、16、17，月球勘测轨道飞行器(LRO)以及印度的月船一號绕月飞行器。月船一号还用撞月探测器(MIP)撞击这里，并通过轨道飞行器分析扬起的物质。嫦娥四号探测卫星将到达月球的南极，寻找月球水源。到那时将会对月球上是否有生命和水这个问题给出答案。关于月球的种种谜团，或将有答案。同时，南极艾特肯盆地将是月球基地的理想选址。这次嫦娥四号将进一步确认人类在这里生存并工作的可能性。 (沈羡云)