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嫦娥四號登月「孵蛋」太空移民夢全靠你也養過的牠

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2019-01-04 11:00:00聯合報記者林庭瑤／報導

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中國大陸登月工程有重大進展，探測器「嫦娥四號」1月3日上午10時26分成功登陸月球背面，是人類探測器首次在月球背面著陸，並透過先前發射的中繼星「鵲橋」傳回世界第一張近距離拍攝的月背影像圖，揭開古老月背的神秘面紗。

這對於人類探月到底有多大意義？陸媒「觀察者網」整理出十大看點，全方位揭秘嫦娥「盲降」的意義。

看點一：為什麼選擇探測月球背後？

地球上每天都有無數人舉頭望明月，但極少有人意識到，從他們第一次看到月亮至今，除了月亮「形狀」（月相）的變化，月球表面的「圖案」其實從來沒變過，甚至最早人類遠祖古猿看到的月亮和今人並無區別。

由於月球自轉一周與繞地球公轉一圈的時間相同，人類永遠只見到月球「同一面」。月球背面是永遠背對著地球，也被人稱之為「黑暗面」，但其實月球背面也會照得到陽光，只是地球人看不到。

中國大陸發射嫦娥三號時，人類已在月球正面有20個著陸器，然而背面為0。（取自維... — 中國大陸發射嫦娥三號時，人類已在月球正面有20個著陸器，然而背面為0。（取自維基百科）

看點二：為何美蘇冷戰時期辦不到？

人類月球探測、甚至人類航太的巔峰就是大名鼎鼎的阿波羅登月工程，它留下了載入史冊的三句話：

美國前總統甘迺迪說過：「我們要在這個十年結束前，把太空人送上月球，再安全送回來」，「我們選擇登月，不是因為它簡單，而是因為它很難」。

經過無數航太人的努力，終於在1969年7月20日，由阿姆斯壯說出最著名的那一句：「這是我的一小步，卻是全人類的一大步」。

但是，所有的阿波羅載人任務、甚至蘇聯和美國的其他無人著陸月球任務都集中在月球正面，對這裡人類已經了解得非常多。

之所以一直探測正面、在正面著陸，卻從不去月球背面，一個重要原因就是「經費問題」。因為美蘇太空競賽逐漸變成「耗資不菲但收穫有限」，於是先後放棄了月球探測。1972年12月，美國阿波羅17號登月艙原計劃在月球背面著陸，準備發射一顆月球中繼衞星，最終因經費問題改為在月球正面著陸。

看點三：月球背後探測會給科研界帶來什麼？

1.月球背面幾乎全是環形山／隕石坑（97.5%），比正面多得多（69%），形成原因和目前的情況只有理論解釋，缺乏實地驗證；

2.月球背面南極─艾托肯盆地，是太陽系第二大超級隕石坑，早在1998年，NASA的月球勘探者號就發現這裡存在水冰，而且更接近月球最原始的情況；

3.嫦娥四號實際著陸地點在月球背面「南極─艾托肯盆地」內的「馮卡門撞擊坑」，它以錢學森的恩師名字命名。這裡經過強烈碰撞，極可能曾經被熔岩淹沒，各類物質含量豐富，保留了月球最深層的秘密；

4.「月球上氦3能量開發可供人類能源需求XX萬／億年」的說法，相信大家已經聽多了，而理論上月球背面環境更容易產生氦3；

5.月球背面有天然的「遮罩」，沒有任何來自地球的輻射干擾，這意味著它有著無比完美的安靜環境做天文觀測；

6.月球背面的月壤也極有可能與正面大不相同。

月球背面隕石坑密布，嫦娥四號著陸點為於地形異常複雜的「南極─艾托肯盆地」內。（... — 月球背面隕石坑密布，嫦娥四號著陸點為於地形異常複雜的「南極─艾托肯盆地」內。（取自觀察者網）

看點四：著陸區域有多複雜？

月球背面隕石坑密布、尤其「南極─艾托肯盆地」盆地的地形和高程圖異常複雜，對各種配合著陸感測器的系統要求很高。「馮卡門撞擊坑」環形山屬於其中一塊核心區域，對嫦娥四號而言，相當於翻山越嶺來找它。

看點五：月球背面擋住了，訊號怎麼傳送？

既然月球擋住了背面，就要有一顆中繼衛星，支援著陸器和全程信號。從1960年代開始，美國太空總署（NASA）就一直在設想、論證，但從未實踐過。

2018年5月，中國大陸成功部署「鵲橋號」中繼衛星，在月球背後6.5萬公里之外實現地月L2點中繼星對地對月的測控、數傳。它將全程見證嫦娥四號的探測過程，也將負責嫦娥四號的全程通信。

「鵲橋號」中繼星與地球、月球的軌道關係，解決了月球背面的信號問題。（取自觀察者... — 「鵲橋號」中繼星與地球、月球的軌道關係，解決了月球背面的信號問題。（取自觀察者網）

看點六：為什麼4天就到月球，還遲遲不著陸？

嫦娥四號在2018年12月8日就出發，使用大陸目前深空探測的最強火箭長三乙改III型。3.8噸重的它僅花了4天14時16分就完成發射、軌道校正、近月制動、進入工作軌道，是四次主要任務中最短的一個。但依然等到了2019年1月3日才進行著陸任務。

為什麼需要這麼長的時間呢？

是為了等待時機。

月球被潮汐鎖定，自轉與公轉相同，導致它的一天就是一年，一半是黑夜一半是白天。換做地球時間就是近14天交替的白天黑夜。在進入月球軌道後，嫦娥四號一邊測試儀器，一邊等待月球進入白天，畢竟它的主要能量來源是太陽能。

另一方面，由於降落地點處於南極附近，它需要逐漸調整軌道傾角才能經過這裡，比較耗時。同時，也要等待太陽光照在月球的角度達到理想的狀態，這樣所有的地貌都會有比較清晰的陰影，最大程度輔助光學設備選擇並定位著陸地點。

1月3日，嫦娥四號登陸月球背面，北京航天飛行控制中心人員全神貫注地監控情況。（... — 1月3日，嫦娥四號登陸月球背面，北京航天飛行控制中心人員全神貫注地監控情況。（新華社）

看點七：嫦娥四號著陸怎麼「走位」？

由於降落的難度大大增加，嫦娥四號的著陸方式也將作出改動。由於著陸地的獨特地貌特點，它的避障需求遠高於其他著陸任務。

可以看出，在進入準備階段後，嫦娥四號的軌跡不降反升，而後進入一個幾乎要實現長距離垂直下降過程，期間完成避障、懸停、精避障、緩速降落全過程，難度極大。

看點八：嫦娥四號的能量怎麼來？

採用太陽能電池板和充電電池組合，是很多月球探測器的基本配備。在（月球）白天，月球上太陽能極其充沛，太陽能電池板充電，剩餘電能儲蓄下來，所有系統正常工作。晚上能量不足，只能冬眠或降低工作強度。

為應對夜晚過低的溫度，探測器還需要攜帶放射性同位素元素鈈-238，它的半衰期長達88年，會源源不斷釋放熱量，做保溫用，嫦娥三號即是如此。與此同時，它的熱量也可收集起來用以發電，這就是大名鼎鼎的「核電池」。

而在嫦娥四號上，中國將首次實驗自己的「核電池」技術。儘管它不是最主要的能量來源，但這個突破已經意義重大。

看點九：人類準備移民月球？

嫦娥四號原本是嫦娥三號的備份版本，但嫦娥四號對月球車進行了一定改進，以期延長使用壽命。太陽能帆板系統也升級為高效三結砷化鎵材料，能量來源更強勁。

嫦娥四號上還搭載著一個重約3公斤的鋁合金容器，容器中裝有將把馬鈴薯、擬南芥種子和蠶卵送到月球表面。這些卵將孵化成能產生二氧化碳的蠶，而馬鈴薯和擬南芥種子則通過光合作用釋放氧氣。科學家希望能在月球上建立一個「迷你月球生態園」。

嫦娥四號載著一個約3公斤的鋁合金容器的「月面微型生態圈」，帶有馬鈴薯、蠶、擬南芥... — 嫦娥四號載著一個約3公斤的鋁合金容器的「月面微型生態圈」，帶有馬鈴薯、蠶、擬南芥和生命支撐系統。（取自重慶大學）

看點十：國際太空合作大突破

嫦娥探月工程作為中國大陸大型科學研究專案，在擴展航太國際影響力、甚至直接促進國際合作方面的意義是無可取代的。在科學方面，低射頻電探測儀是與荷蘭合作，月表中子與輻射劑量探測儀是與德國合作，中性原子探測儀是和瑞典合作，月球小型光學成像探測儀是與沙烏地阿拉伯合作。因而，嫦娥四號不僅是中國大陸的，更是全世界的。它的科學和工程意義，對整個人類而言都是重大突破。