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麻辣财经:“月亮背面”为啥吸引人?太神秘!

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2019-12-1013:10  来源:人民日报中央厨房
 

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  小时不识月,呼作白玉盘。又疑瑶台镜,飞在青云端。

  嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面的预选着陆区,实现了人类探测器首次月背软着陆、首次月背与地球的中继通信,开启了人类月球探测新篇章。

  我们为啥要到月亮背面去?未来可能会有哪些发现呢?麻辣兄妹今天就和大家好好唠一唠。

  一问:为什么要去月球背面?

  为什么我们这次要去月球背面,而不去正面呢?

  首先是因为,月球背面太神秘。说白了,谁也没去过。“小时不识月”,大了也不是很熟。

  月球绕地球公转的周期与月球自转的周期相同,所以月球总有一面背对着地球,人类在地球始终无法看到月球的背面。世界上已经发射了100多个月球探测器,包括65个月球着陆器,但仅有不载人的环绕月球轨道器和载人的阿波罗号曾看到过月球背面。所以我们去月球背面软着陆,就是创造历史。

  其次是因为,月球背面比正面古老多了。

  这次嫦娥四号是着陆,是在月球背面的南极—艾特肯盆地。这个盆地是目前发现的太阳系固体天体中最大最深的盆地,其90%的面积都分布在月球背面,只有一小部分在月球正面。

  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,但这个盆地地体从没有被近距离巡视探测,这一次有利于我们在科学上产生新发现。

  并且,月球背面的岩石更加古老,如果能够获取更古老的岩石类型等,对我们了解月球的化学成分演化过程有很大帮助。

  此外,月球背面的磁环境非常干净,到月球背面开展低频射电天文观测,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。

  二问:月亮背面到底有什么?

  嫦娥四号传回的世界第一张近距离拍摄的月背影像图,揭开了古老月背的神秘面纱。不少网友感慨,原来月球背面没藏着吴刚、兔子和外星人啊,但仔细凝视这张图,却留给人们更多的遐想。

  为什么嫦娥四号选择降落在一个“坑”里?这个坑叫做南极—艾特肯盆地中部的冯·卡门撞击坑。

  原来,如果降落到低纬度地区,光照条件好、能源获得充足,但对于热控是巨大的挑战;如果降落在高纬度地区,热控压力大大减少,但太阳能获取又受到影响。所以,嫦娥四号在月球背面着陆的纬度也确定在40度—50度的范围内。

  而且,探测器与中继星L2点的通信问题也是考虑因素之一。如果探测器仰角太低,容易受到周围山地的影响。科学家就希望探测器能够高仰角对中继星通信,这样一来,经度也大致确定了,大的区域范围就出现了。同时还要选择相对大一些、平坦一些的撞击坑,就确定了艾特肯盆地。

  三问:落月“正中靶心”有多难?

  咱们这次的落月,可谓是“正中靶心”。这是非常不容易的。

  月球正面相当于大平原,地势平坦;但背面到处都是高山和撞击坑。嫦娥四号只能在有限的相对大的撞击坑里,寻找相对平坦的位置作为着陆区,选择范围长宽各十几公里。

  科学家为了这个“正中靶心”做了很多工作。

  为了增加着陆的安全性,嫦娥四号探测器会通过接力避障的方式。下降至2公里左右,探测器会做一次光学的初避障,主要识别大障碍。下降至100米左右,探测器会做一个悬停,利用激光敏感器实现精避障,识别0.2米障碍、坡度等,通过地形的最优识别方法找到安全区域降落。

  还有,嫦娥四号的自主能力有很大提升,如果找不到安全区域,嫦娥四号会选择相对次优的区域,还可以做水平机动调整。

  四问:嫦娥四号上天要干啥?

  嫦娥四号上天到底忙什么?看看它带了点什么宝贝上去。

  嫦娥四号配置了多台有效载荷。比如地形地貌相机、降落相机、低频射电频谱仪、与德国合作的月表中子及辐射剂量探测仪、测月雷达、红外成像光谱仪、中性原子探测仪等等。

  低频射电频谱仪和探测仪,前文提到了,这是用来探测地球外天体发出的电磁信号。

  月表中子与辐射剂量探测仪,目标是测量月球表面粒子基本辐射情况和危害程度。如果航天器在月球上登陆,会受到粒子的损伤和影响。那么载人登月之前,进行辐射环境的测量和辐射风险度的评估,能够为月球的开发和载人登月做好前期准备。还有一个附加功能是进行水资源的信息获取。这个载荷具有中子测量的功能,因而能够推断行星表面或者内部是否含有氢资源。

  中性原子探测仪,用于研究太阳风和月表相互作用。可以根据研究结果和其他行星进行类比,以此研究太阳风和其他类似星体的相互作用,为后续科学研究提供数据。

  嫦娥四号还搭载了全景相机,分辨率与人眼相当,与嫦娥三号上搭载的全景相机是“双胞胎”,分为黑白和彩色两种模式。

  测月雷达,测月雷达的工作原理为向地下发射微波信号,在碰到不连续平面时发生反射,根据接收的信号可以对岩石、分层、熔岩等目标进行探测。该载荷安装在月球车上,可以随着月球车的轨迹形成月球介质剖面,通过数据还可以分析月壤厚度、月壤下是否有岩石空洞、月壤下岩石间的分界面、浅层岩石结构等。

  红外成像光谱仪,能看到月面0.1米分辨率的月表矿物特征,同时,还能够在红外波段对目标的光谱成分进行有效探测。

  探月的价值绝不仅仅是科研价值那么简单。比如,它就能带来显著的民用效应,带动多个领域的技术进步,促进材料、计算机、通讯等一大批高科技行业发展。通过一系列高科技专利转为民用,能够切实造福普通人的生活。

  从嫦娥一号拍摄的全月球影像图,到嫦娥二号首次实现我国对小行星的飞越探测,再到嫦娥三号成功实现落月梦想、嫦娥四号实现月球背面软着陆……探月工程自2004年启动以来取得一个又一个突破,对我国月球及深空探测乃至航天事业的持续发展具有重大意义。

  据了解,未来探月工程三期,还将实施两次采样返回任务,分别命名为嫦娥五号和嫦娥六号任务,将首次采用无人月球轨道交会对接方式实现月面自主采样返回。(人民日报中央厨房·麻辣财经工作室)

(责编:白宇)

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