月球的背面,被稱為“祕境中的祕境”。而現在,在嫦娥四號和玉兔二號的幫助下,人們正掀開月背的神祕面紗。2020 年1 月,為慶祝嫦娥四號著陸器和“玉兔二號”月球車成功抵達月球一週年,中國探月工程資料釋出和資訊服務系統官網對外分享了一批新照片,這些影象讓人們獲得對月亮的另外一側、有史以來最清晰的印象。
此外,還公佈了嫦娥四號發現的許多科學資料,以及測月雷達高階資料,向人們展示了月球表面驚人的細節。
圖 | “玉兔二號”月球車拍攝的嫦娥四號著陸器照片(來源:CNSA / DOUG ELLISON)2019 年 1 月 11 日,中國探月工程傳來捷報,嫦娥四號任務取得圓滿成功,在月球的馮·卡門環形山(Von Karman crater)著陸。這是人類歷史上首次實現航天器在月球背面軟著陸和巡視勘察。並通過“鵲橋”中繼星首次實現了月球背面與地球的測控通訊,傳回了世界第一張近距離拍攝的月背影像圖,開啟了人類探索宇宙奧祕的新篇章。
圖 | 嫦娥四號著陸器拍攝的“玉兔二號”月球車照片(來源:CNSA / DOUG ELLISON)
嫦娥四號任務探測器由中繼星、著陸器和巡視器組成。在兩器一星上,共配置有 6 臺國內研製的科學載荷,以及 3 臺國際合作的科學載荷,用來開展以低頻射電天文觀測、巡視區形貌、礦物組份及淺層結構為主的科學探測。目前,嫦娥四號著陸器和“玉兔二號”月球車分別於 1 月 18 日 22 時和 1 月 19 日 17 時 55 分受光照成功自主喚醒,進入第十四月晝。而此次公佈的資料,是其在第 1-2 月晝期間獲取的科學資料,共計 12512 個數據檔案,資料總量 10.5 GB。
圖 | 中國探月工程資料釋出和資訊服務系統官網截圖(來源:moon.bao.ac.cn)雖然,本次公佈的照片並不是嫦娥四號和“玉兔二號”拍攝的第一張月球背面的照片,但它們是迄今為止該任務拍攝的解析度最高的月球照片之一。而且,這其中有一部分是由“玉兔二號”月球車拍攝的全景照片。
圖 | “玉兔二號”拍攝的月球表面景觀(來源:CNSA / DOUG ELLISON)這些已經發布的資料,在天文學界引起了相當大的轟動。據 Space.com 報道,美國國家航空航天局噴氣推進實驗室(NASA’s Jet Propulsion Laboratory,JPL) “好奇號”火星探測任務的工程攝像組組長道格·埃裡森(Doug Ellison)專門下載了一系列資料,來處理其中許多影象。
圖 | 描繪了遠端隕石坑和月球土壤的特寫照片(來源:CNSA / DOUG ELLISON)這些影象顯示了馮·卡門環形山的地面上的小隕石坑和月球土壤的近景。此外,還有遠處地平線的照片、著陸器和月球車的多張照片,以及“玉兔二號”在月球表面留下的軌跡。一些圖片還顯示,當“玉兔二號”冒險遠離嫦娥四號著陸器時,它還會回首看向嫦娥四號。
除了給原始影象上色和銳化之外,埃裡森還將單個影象組合在一起,建立除了尺寸更大的影象和全景圖。一些全景圖提供了更為廣闊的視野,而另一些則提供了在嫦娥四號附近一個圓柱形的全景圖。
圖 | “玉兔二號”拍攝的圓柱形全景圖(來源:CNSA / DOUG ELLISON)
加拿最古老的大學之一,安大略西部大學行星科學與探索中心的製圖師菲利普·斯托克(Philip Stooke)使用這些新公佈的照片來改進了他製作的“玉兔二號”在月球上的旅行圖。
圖 | “玉兔二號”月球之旅路線(來源:CNSA)此前,在 2019 年 9 月就有媒體曝出,“玉兔二號”在月球背面發現了一種神祕的新物質。中國國家航天局將這個新物質稱為“具有神祕光澤的凝膠”,該物質是它在一個最近形成的小撞擊坑底部發現的。目前還尚不清楚它是什麼,以及它如何到達那裡的。因為嫦娥四號和“玉兔二號”是依靠太陽能來驅動的,所以它們必須在寒冷、陰暗的月球夜晚斷電並進入休眠狀態。它們目前分別在 1 月 18 日 和 19 日被光照成功地自主喚醒,開始了新一階段的旅程。
月球的一個白天和黑夜大約相當於14個地球日,而嫦娥四號著陸器和“玉兔二號”月球車最初預計分別只能使用 3 個月和一年。目前,它們的表現都超出了預期。
中國探月工程正式開始於2004年1月,當時國務院批准繞月探測工程立項,命名為嫦娥工程。根據方案規劃,嫦娥工程將分階段實施“繞”、“落”、“回”的探月三期工程,最終在 2020 年左右實現全部探月工程,為後續的“登月”和“駐月”活動開闢道路。
“繞月”:
一期工程實現繞月探測,由嫦娥一號任務組成。於 2007 年 10 月 24 日成功發射,嫦娥一號衛星經地球調相軌道進入地月轉移軌道,實現月球捕獲後,在 200 公里圓軌道開展繞月探測。
該專案使得中國初步掌握繞月探測基本技術、首次開展月球科學探測、初步構建月球探測航天工程系統、為月球探測後續工程積累經驗。
任務期間,8 臺科學載荷開展了有效的探測,開展全域性性、普查性的月球遙感探測。任務取得圓滿成功後,於 2009 年 3 月 1 日嫦娥一號衛星受控撞月。
“落月”:
二期工程實現月球軟著陸和月面巡視勘察等,由嫦娥二號、三號、四號任務組成。
二期工程先導星嫦娥二號,於 2010 年 10 月 1 日成功發射,直接進入地月轉移軌道,實現月球捕獲後,在 100 公里圓軌道,7 種科學載荷開展了多項科學探測,併為後續嫦娥三號任務驗證了部分關鍵技術。
作為嫦娥三號月球軟著陸專案的先導,嫦娥二號驗證了多項關鍵技術,包括突破直接進入奔月軌道的彈道設計技術、運載火箭低溫三子級滑行時間可調技術,利用 CZ-3C 運載火箭將衛星直接送入地月轉移軌道,降低二期工程後續任務的實施風險。
嫦娥三號是二期工程的主任務,於 2013 年 12 月 2 日發射,完成地月轉移、繞月飛行和動力下降後,2013 年 12 月 14 日中國的第一艘月球車——“玉兔號”成功軟著陸於月球雨海西北部(“虹灣著陸區”),巡視器成功駛離著陸器並互拍成像,實現中國航天器首次地外天體軟著陸與巡視勘察。
嫦娥四號登月任務將“玉兔二號”月球車送上月球背面,則是“落”月階段的最後一個任務。若進展順利,中國將在2020年進行探月工程第三階段任務,即取樣返回任務。
展望未來,中國國家航天局(CNSA)計劃再向月球傳送幾次飛行任務,其中包括會在月球著陸的嫦娥五號任務,該任務計劃在 2020 年底登陸月球。這將是中國的第一個樣本返回任務,包括從蒙斯·倫克(Mons Rümker)地區收集 2 公斤的月球風化層,並將其帶回地球。在此計劃之後,嫦娥六號和嫦娥七號將分別於 2023 年和 2024 年發射,並登陸南極-艾託肯盆地(South Pole-Aitken Basin) ,這是月球上最大的環形山,也是太陽系內已知最大的。嫦娥六號計劃將南極-艾託肯盆地附件的月球土壤樣本帶回地球,而嫦娥七號將進行全面的調查以確定該地區是否可以建造月球前哨站。最後一項任務,嫦娥八號(計劃於 2027 年發射)將測試相應技術,以便為中國首次載人探月任務奠定基礎。目前,該任務計劃在 2030 年之前完成。
這是太空探索最激動人心的時代,而更讓人感到激動的就在前方——那就是人類將在月球上建立一個永久性的前哨站。