“嫦娥”再奔月 缘何向“背面”
中国青年报·中青在线记者 邱晨辉
备受期待的年终“航天大戏”终于来了。
12月8日2时23分，嫦娥四号探测器从西昌卫星发射中心出发，向遥远的月球飞去，人类首次月球背面软着陆巡视探测的大幕正式拉开。
千百年来，月亮一直是人类心中的神秘之所，思乡的情怀、探索宇宙的渴望，都交织在“举头望明月”的目光中。此前，我国探月工程也曾分别实施嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥三号等任务，对月球进行探测。然而，中国人及其探测器目光所及之处，仅仅是月亮的正面。
月球背面究竟是什么样，嫦娥四号将第一次“身临其境”地“触摸”它。
此前100多个人类探测器都未曾到过“背面”？
很多人看过月球照片，也见过大大小小的月球模型，却很难想象，站在地球上的人类自己，竟然看不到月亮的背面。
中国工程院院士、中国探月工程总设计师吴伟仁给出过这样一个解释：由于月球的自转周期恰好等于公转周期，且都是逆时针方向，加上被地球潮汐锁定，地球强大的引力让月球总是一面朝向地球——所以站在地球上的人类，只能看见月球的正面，而背面永远也看不见。
要想看到，人类只能借助科学技术，“延伸自己的视力”。比如，研制能够飞向太空的探测器。
1959年10月7日，苏联“月球三号”探测器传回月球背面的第一张照片后，月球背面的“真容”第一次被揭开了。
依照这些珍贵的照片资料，苏联在1960年11月6日出版了第一份月球背面地图；一年之后，苏联又制作了第一个月球仪，更加清晰地呈现出月球背面的初步特征。
乍一看，月球背面这张“面孔”并不漂亮，陨石坑的数量比月球正面要多得多，放眼望去随处可见，密密麻麻；月球背面的“皱纹”也比较多，布满了沟壑、峡谷和悬崖，而月球正面相对平坦的地方比较多。
那里还有几处巨大的“暗疮”，与月面的普通物质相比，月背暗斑中的物质有很大不同，这种现象似乎能够说明月球背面由于毫无遮拦地暴露在太空里，而遭遇了大量天体的直接撞击。
1965年7月20日，苏联“探测器三号”传送回了25张画质更好的月球背面照片，从照片中可以看到月球背面有一条长数千百米的链状陨石坑。
至于人类第一次与月球背面“面对面”，则发生在3年后，即1968年。那是“阿波罗八号”进行载人登月任务试验时，宇航员威廉·安德斯看到的。
按照他的描述，“月球背面看起来像我在孩提时玩过的沙堆，它们全都被翻起来，没有边界，到处是一些碰撞痕和坑洞”。
从那时开始，“阿波罗十号”一直到“阿波罗十七号”的宇航员都曾看到过月球的背面。
然而，60年过去，人类已经发射了100多个月球探测器，其中包括65个月球着陆器，却仅有不载人的环绕月球轨道器和载人的阿波罗号“看到过”月球背面。
换句话说，至今没有任何一个月球探测器能够实现在月球背面软着陆，目前得到的有关月球背面信息，也都是通过遥感探测和所拍照片获得的。
探月工程副总指挥、国家国防科工局探月与航天工程中心主任刘继忠说，“正因如此，关于月球背面存在着许多猜测，并出现在各种科幻小说和电影中。”
而这，也是中国选择将嫦娥四号送到月球背面的一个原因：一探究竟。
把“天文台”搬到了月球背面？
中国科学院院士、中国航天科技集团科技委主任包为民告诉记者，曾有人问他，为什么一定要到月球背面去，甚至还有不少人说：“美国人都登月了，为什么中国还要探测月球？”
他说，过去人类探月只探测了一些局部区域，到月球背面去，就可能发现一些在月球正面没有得到的数据，而这具有“发现”意义。
比如，月球背面是个“厚脸皮”——其月壳从整体来讲比正面更厚一些，但究竟是什么原因导致月壳厚度不一样，众说纷纭，成为天文学界的未解之谜。
在中国科学院月球与深空探测总体部主任邹永廖看来，这个“看不见”的一面，对人类认识月球甚至宇宙都十分重要，因为无论是物质成分、形貌构造，还是岩石年龄，月球背面和正面都有很大差异。
他还表示，针对月球背面的探测，还可以推动月基科学研究的不断深入。
月球背面没有来自地球无线电波的干扰，是进行射电天文观测的最佳场所，如果能利用这一自然地形架设无线电望远镜，就好比把“天文台”搬到了月球背面。“这是天文学家梦寐以求的，可以填补射电天文领域在低频观测段的空白。”邹永廖说。
按照计划，嫦娥四号着陆器在月球背面软着陆后，将开展月基低频射电天文观测研究，可以进一步认识月球的演化细节，研究宇宙起源和星球起源等；而对月表环境里的中子辐射剂量、中性原子等探测，可以研究宇宙粒子辐射和太阳风，预计可获得一批原创性科学成果。
月球背面探测，还将有助于推动月球资源的研究和开发利用。邹永廖说，月球蕴藏着丰富的矿产和能源资源，而开发和利用月球资源，是人类探测月球的源动力之一。
近年来，美国等国家相继制定了月球背面资源调查研究计划。邹永廖说，通过嫦娥四号对着陆区地形地貌、矿物组分、巡视区浅层结构、地幔物质等进行科学探测与研究，将为月球资源的开发利用提供极有价值的第一手资料。
当然，嫦娥四号的科学和工程目标远不止于此。
邹永廖认为，对于任何一个地外天体而言，探测其空间和表面环境、地形地貌、物质成分、内部结构等，是远远不够的，还应从比较行星学的方法论出发，系统地开展对地球、火星、月球等天体的比较研究，这样才能更好地认识它们。“从这个意义上讲，嫦娥四号对后续深空探测有重要意义。”
此次任务落月点是一块“处女地”？
嫦娥四号探测器由航天科技集团五院负责总研制，按照该院科研人员的说法，由于月球背面探测的难度，嫦娥四号要完成前无古人的月球背面之旅，面临几大技术难点：地月拉格朗日L2平动点轨道精确设计与控制，地月拉格朗日L2点远距离数据中继，复杂地形环境下的安全着陆等。
要突破这些技术难点，我国航天界不得不为此完成3个国际首次：首次月球背面软着陆和巡视探测、首次月球拉格朗日L2点中继与探测、首次月基低频射电天文观测，以及国内首次实测月夜期间浅层月壤温度。
“这一重大科学创新工程的实施，将推动航天技术和其他科学领域相关技术的持续发展。”刘继忠说，从表面上看，在月球背面和正面着陆在“落月”本质上没有区别，实际上，实现在月球背面软着陆和巡视探测，是工程技术和空间科学的双重跨越和创新。
根据计划，嫦娥四号将会降落到90%的面积都分布在月球背面的艾肯盆地上。
月球分为三大地体，即克里普岩地体、斜长高地岩地体、艾肯盆地地体，其中前两个地体美国、苏联都曾着陆和探测过，只有艾肯盆地地体没有近距离探测过。邹永廖说：“这里可谓一块‘处女地’，在科学上会有很多新的发现。”
他进一步解释，艾肯盆地是目前发现的太阳系固体天体中最大最深的盆地，直径大概2500公里，深度约12公里，对其进行探测可以获取月球深部物质的信息。
更让他感兴趣的是，艾肯盆地被科学界认为是39亿年前撞击形成的，但按照常规理论，撞击密度、频度、强度越大，形成时间应该越早，“为什么这个峰值出现在39亿年而不是更早？”
吴伟仁说，一般认为，这个盆地有可能是当时宇宙大爆炸或者后来小天体撞击形成的，隐含着宇宙最早的一些信息，“在此地探测，有助于我们获取月球深部物质的信息”。
然而，由于目前还没有宇航员或月球车登上月球的背面，人类对它的详细情况除了借助照片判断，其他知之不多。
正在飞向月球的嫦娥四号，将为人类揭开月球背面的神秘面纱迈出了关键一步。邹永廖很期待，或许，嫦娥四号到艾肯盆地开展精细探测，就可以打开“39亿年撞击峰值”这个科学之谜。
中国青年报·中青在线记者 邱晨辉 来源：中国青年报