登陸月背：一個「厚積薄發」的完美逆襲
廣寒宮秘境的前世今生
2013年12月，中國第一個月球軟著陸的無人登月探測器嫦娥三號成功降存在月球表面。而彼時的「嫦娥四號」卻只是靜靜躺在倉庫里的一個備份探測器。然而，命運總是如此捉摸不透，幾年後，這個曾經的「備胎」飛向了距地球38萬公里外的廣寒宮，並登陸月球背面，實現了完美逆襲。
之所以說它「完美逆襲」，是因為月背之旅絕非易事……
自古以來，嫦娥奔月的故事在中國是家喻戶曉的。絕大多數人都知道，在這個神話故事中，月亮上有個廣寒宮，廣寒宮內有嫦娥、玉兔、桂花樹和吳剛。但鮮有人知，由於「潮汐鎖定」的天文現象，亘古以來，月球都只有一面是朝向地球的。
科學家們將朝向地球的一面稱為月球的正面，背向地球的一面就成了月球的背面。由於在地球上不能直接觀察到月球的背面。因此，當現代人類可以用天文望遠鏡清晰地觀察到月球正面並沒有神仙和外星人時，很多科幻愛好者就猜想，外星人的基地和神仙的天宮很可能建造在了月球的背面。
科學家們對於神秘的事物總是有著無法遏制的好奇心。
60年前，蘇聯的月球3號探測器對著月球背面拍攝了首批圖像，蘇聯科學院據此於1960年發布了首幅月球背面地圖；約50年前，美國「阿波羅8號」的3位航天員在進行環月飛行時，成為了首批親眼看見月球背面的人。2009年11月~2011年2月，作為美國「重返月球」戰略計劃的第一步，美國宇航局發射的「月球勘測軌道飛行器」在距離月球背面表面50公里處，拍攝了超過1.5萬張的照片，最終拼接成一張最高解析度可達0.5米的月球背面全照。
可以說，在人類的持續努力下，廣寒宮的秘境其實已經被人類掌握得越來越透徹了。
親眼看到過月球背面的「阿波羅8號」航天員威廉·安德斯是這樣形容月球背面的，「月球背面看上去就像是我家孩子玩了一會兒的沙堆。它傷痕纍纍，體無完膚，只不過是一大片腫塊和洞洞。」
然而，儘管科學家們已經完成了對月球背面的高精度測繪，卻一次都沒有派探測器登上去過。因為，探測器飛至月球背後都會暫時失去與地球的直接無線電聯繫，直到從背面出來後才能恢復聯繫。而「嫦娥四號」想要落到月背並開展勘測工作，就必須要解決與地球的通信問題。這裡，就必須要有「貴人」相助了。
在月球儀上，朝向地球的一面顏色均勻而統一，背向地球的一面則綠色、紅色、褐色交替，繽繁多彩。這些顏色傳達出的信息是——月球背面的地形條件遠比月球正面複雜。
月老牽線建鵲橋
由於月球和地球都在宇宙中是相對運動的，要解決月球背面與地球的持續通信問題，首先要找到一個飛行器能保持與月背和地球相對固定位置的點。幸運的是，這個固定位置的點，天文學家們以非凡的智慧早早的就算出來了。
也就是說，對於地球和月球這兩個大天體系統來說，存在5個平動點，在這5個點運動的飛行器，由於引力平衡，可以幾乎不用消耗推進劑就同時保持與地球和月球的相對位置。在這個理論的指導下，「嫦娥四號」的軌道計算團隊經過一系列的工程計算分析，最終選擇了向位於月球背面拉格朗日2號點的HALO軌道發射1顆中繼衛星。
這顆中繼衛星在2018年的中國航天日上被命名為「鵲橋」。鵲橋衛星於2018年5月奔月，並於一個月後就位，其環繞運行的拉格朗日2號點，位於地月連線的延長線上，距月球約6.5萬公里。對於「嫦娥四號」任務而言，鵲橋衛星的成功就位是任務實施的關鍵。沒有這個「月老」來牽線解決通信問題，「嫦娥四號」就無法實現其任務要求。
自我升級和斷舍離
當外部條件逐步具備的同時，「嫦娥四號」也進行著一場自我突破式的改造。它不但要進行自我升級，還要學會「斷舍離」。
為了適應月球背面的任務要求，「嫦娥四號」捨棄了月基光學望遠鏡和極紫外相機，新研製了低頻射電頻譜儀，並分別與荷蘭、德國合作研製了中性粒子輻射劑量探測儀、中性原子探測儀等。
經過一系列的升級，相比「嫦娥三號」，「嫦娥四號」的最大特色就是在月球背面這個低頻射電探測的絕佳場所，能夠開展低頻射電天文觀測與研究，這樣的頻段選擇是世界首次。同時，「嫦娥四號」還試驗性地開展月球背面中子輻射劑量、中性原子等月球環境探測研究。而對於月球背面巡視區形貌、礦物組份及月表淺層結構的探測與研究，則更是讓大家充滿了期待，希望能進一步揭示宇宙形成的秘密。
應該說，「嫦娥四號」的逆襲之旅離不開人類空間科學探索的早年積累與共享，但也不是說有了這些積累，後來的航天國家就能輕易成功。要知道，就在「嫦娥四號」成功著陸月背的當天，印度宣布再次推遲其「月船2號」探月計劃，並表示目前無法確定發射日期。而印度的這項計劃已經從2011年開始，年年推遲至今。
「嫦娥四號」在月背的成功著陸，是繼2018年中國航天發射次數首次獨佔全球第一之後的又一個里程碑式的巨大成就。
毫無疑問，中國航天正在從航天大國邁向航天強國，而中國航天所經歷和推動的也恰恰是這個文明古國的逆襲之旅。
文/李洪波
編輯/張曉帆
監製/許斌
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