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探寻月球的背面


[来源:《三联生活周刊》] [作者:苗千] [日期:19-02-21] [热度:]

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探寻月球的背面

苗千

《三联生活周刊》

2018128日凌晨223分,在西昌卫星发射中心,一架长征三号乙运载火箭成功地把嫦娥四号探测器送上了太空。一个人类前所未有的科学探测之旅开始了。

月球是地球唯一的天然卫星,它的自转周期与围绕地球的公转周期相同,因此出现了“潮汐锁定”现象——它始终以同一面对着地球,地球上的人类因而只能看到大约月球表面的59%,其余41%的月球表面似乎是永远地隐没于黑暗之中。因此,从地球的角度来说,月球的表面也就自然分为冲着地球的“正面”和背向地球的“背面”。这一次,嫦娥四号探测器所要探测的正是月球神秘的背面。

正是因为地球上的人类只能看到月球的正面,很多人自然而然地想象月球的背面是其“暗面”,这一面沉浸在永久的黑暗之中。甚至曾有人想象,月球的背面其实是外星人探测地球的基地。而实际上,月球同样在围绕着太阳转动,当月球与太阳位于地球的同一侧时,它背向地球的背面就会被阳光照射,这个时候也正是人类探测那个区域的好时机。

1959年,苏联发射的月球三号太空船拍摄到了月球背面的第一张照片,这个神秘的区域第一次为人所见。随后在1968年,阿波罗8号载人飞行任务离开了近地轨道进行绕月航行,三位宇航员在月球轨道上航行了20个小时,人类第一次亲眼见到了月球的背面。时至2009年,美国航空航天局发射的月球勘测轨道飞行器拍摄了更多高精度的月球背面照片,也依此绘制了更清晰的月球地图。

尽管人类此前对于月球背面的形态已经有了大致了解,但是还从没有对这个神秘的区域进行过实地考察,因此可以说嫦娥四号对月球背面进行实地探测的科学意义尤为重要——这不仅创造了一个人类历史上的第一次,它还将在月球背面进行很多独特的科学探测和准备工作。

月球的背面与正面在诸多方面都有很大不同。从外观上看,月球多有由冷却的岩浆形成的表面相对平滑的大面积“月海”,差不多覆盖了月球表面17%的区域,这些区域几乎都在月球的正面,而且出于人们目前还无法理解的原因,月球正面的辐射强度要比背面更大。而月球的背面则不仅多山,也多是各种形状、在各个时期形成的撞击坑。探测显示,月球背面的月壳也比正面更厚。科学家们相信,在形成初期,月球处于一种熔化的高温液体状态,之后才逐渐冷却下来。月球的背面冷却速度相对更快,因此这一面的月壳厚度更大。

另外因为一直背向地球,不会受到来自地球的无线电波的影响,月球背面也是人类进行太空探测的绝佳位置,能否在这里设立天文望远镜?这个区域的岩石和土壤构成与正面有何不同,人类是否能够加以利用?对于这些问题,嫦娥四号都会试着寻找答案。

此前,嫦娥三号探测器在201312月登陆月球表面的虹湾地区,并且释放了玉兔号月球车。嫦娥四号是三号的备用星,它沿着三号的路线到达月球轨道。2019131026分,嫦娥四号在月球背面南极-艾特肯盆地成功着陆。

2019年的第一个新月将出现在16日,此时对于地球上的人类观察者来说,月球几近于隐没,也正是在这个时候,月球的背面将沐浴在阳光的照射之下,此时正是嫦娥四号对这个区域进行细致探测和拍照的绝佳机会。根据此前的探测,这个区域的地质条件与月球其他区域的地质条件有明显的不同,很有可能是在几十亿年前由一个小行星撞击形成,嫦娥四号将会对这个猜测进行验证,考察月球形成初期的历史。

嫦娥四号搭载了国内众多高校的科学实验项目,也与荷兰、德国、瑞典和沙特等国有合作项目,携带了摄像头、雷达和频谱仪等科学仪器。在着陆之后,探测器将会巡视这个区域的地形,钻研月球背面的土壤,检测月球土壤和岩石的成分,测量月球背面中子辐射剂量等环境参数,并研究太阳风对于月球表面的影响。除此之外,嫦娥四号还装备了一个微型生物实验室,它携带着一个3公斤重的容器,里面装了马铃薯、拟南芥等植物的种子和蚕卵,将在月球背面的微重力环境中进行生物学实验。在生物实验室内把温度维持在130摄氏度之间,并精确控制湿度和养分,让阳光照射进来,观察植物的种子是否能发芽,虫卵能否顺利孵化。115日,嫦娥四号携带的首批种子已经发芽。

在月球的背面进行探测,由于月球自身的阻挡,嫦娥四号无法与地球进行直接联络,只能借助中继的传输。嫦娥四号升空之前,2018521日在西昌卫星发射中心,长征四号丙运载火箭已将鹊桥号中继卫星送上了太空。它携带了一个直径5米的伞状天线,可以为嫦娥四号与地球之间的通信进行中继服务,不仅如此,鹊桥号还可以为未来更多的月球背面探测器向地球传送数据。

嫦娥四号进行的人类探测器在月球背面的首次着陆,也将是在月球的高纬度极地进行的首次着陆。实际上,这只是中国一系列月球探测计划中的一环。在嫦娥四号完成任务之后,计划中的嫦娥五号和嫦娥六号会将探测更进一步,它们将带着月球的岩石和土壤样本返回地球。

对于中国人来说,月球似乎有着独特的意义。千百年来,中国人对于这颗地球的自然卫星寄托了深厚的感情。无数的诗词歌赋都是以月亮为题,所谓“月有阴晴圆缺,人有悲欢离合”,中国人愿意相信,自身命运的发展,感情的走向,都在冥冥之中与这个在夜空中不断变化形状的天体有关。如今,中国制造的探测器正在探测月球不为人知的另一面,也必定会引发中国人更深层的思索和感慨。

 

 

 


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