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人類于1959年完成了首次對(duì)月球背面的首次探測(cè),但是當(dāng)時(shí)的探測(cè)只是做到了遠(yuǎn)程勘測(cè),并沒(méi)有在月球的背面降落。
此前,嫦娥3號(hào)已經(jīng)完成了在月球背部降落的目標(biāo)。而嫦娥四號(hào)作為嫦娥三號(hào)的備用性完成。
由于“嫦娥3號(hào)”已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了我們?cè)?jì)劃中第二步“落”的目標(biāo)。說(shuō)句不好聽的大實(shí)話:作為備份星的“廢品利用”,“嫦娥4號(hào)”就有了進(jìn)行更大膽,當(dāng)然在科學(xué)上也更可能有收獲的任務(wù)的底氣和可能性。
那么為什么我們最終選擇了月球背面?
首先,由于月球自轉(zhuǎn)的方向與周期,與它自己圍繞地球公轉(zhuǎn)的方向和周期是一樣的。這樣導(dǎo)致的一個(gè)結(jié)果是,月球永遠(yuǎn)以同一面朝向地球。換句話說(shuō),我們?cè)诘厍蛏现荒芸吹酵幻娴脑虑颍覀兛床坏剿谋趁妗T虑蛴肋h(yuǎn)以同一面朝向地球,換句話說(shuō),月球有一面是我們?cè)诘厍蛏嫌肋h(yuǎn)也看不到的,這就是月球的背面,而“嫦娥4號(hào)”探測(cè)器,則是在那里著陸——人類歷史上的一次;
其次,月球背面并不是永恒的黑夜,月球表面每個(gè)地方都會(huì)有白天和晚上,月亮上的一天大約是28天不到一點(diǎn),所以“廣寒宮”里的白天大概相當(dāng)于我們“人間”的14天,夜晚也是大約14天;
而“嫦娥4號(hào)”的預(yù)定著陸點(diǎn)是位于月球背面南極–艾特肯(South Pole-Aitken,SPA)盆地內(nèi)的馮?卡門(Von Ka?rma?n)撞擊坑。SPA是一個(gè)直徑達(dá)到2500公里,最深處超過(guò)13公里的超級(jí)大盆地。這是整個(gè)月球上已知最大,最古老,深度也最大的撞擊盆地,事實(shí)上,SPA盆地被認(rèn)為很可能是整個(gè)太陽(yáng)系內(nèi)最大、最古老的撞擊盆地,這里保存了原始月殼的巖石,具有極高的科學(xué)研究?jī)r(jià)值。馮?卡門撞擊坑位于SPA盆地的中部,直徑約186 km,中心坐標(biāo)為(44.8°S,175.9°E)。
該撞擊坑是SPA盆地中典型地貌類型,物質(zhì)成分和地質(zhì)年代具有明顯的代表性。撞擊坑內(nèi)的釷、氧化鐵、二氧化鈦等含量均較高,同時(shí)物質(zhì)組成的異常空間分布可能提供該地區(qū)火山活動(dòng)以及月殼活動(dòng)線索,有利于開展月殼活動(dòng)研究,并對(duì)月幔玄武巖起源研究有重要意義。因此,馮?卡門撞擊坑具有較高的科學(xué)探測(cè)價(jià)值,被認(rèn)為是未來(lái)載人月球探測(cè)的候選著陸點(diǎn)之一。
同時(shí),馮?卡門撞擊坑的南部地勢(shì)相對(duì)較為平坦,按照設(shè)計(jì),屆時(shí)“嫦娥4號(hào)”將從北往南飛行并逐漸降低高度,從著陸航跡上看,馮?卡門撞擊坑地形起伏較小,有利于保障著陸過(guò)程安全。最后,其緯度與“嫦娥3號(hào)”的虹灣著陸區(qū)相近,在著陸安全性、熱控、光照、測(cè)控通信等方面都有一定的經(jīng)驗(yàn),具有較為有利的條件和較強(qiáng)的工程可實(shí)現(xiàn)性。
地球的大氣層決定地球不能接收到很多波長(zhǎng)的電磁波。所以在地球上進(jìn)行射電天文檢測(cè)會(huì)遇到很多問(wèn)題,而在月球背面進(jìn)行檢測(cè)則解決了這些問(wèn)題。
所謂的“大氣窗口”。地球的大氣層就像一扇窗戶,它允許某些頻率波長(zhǎng)的電磁波透過(guò),但阻擋另一些透過(guò)。畫面右側(cè)可以看到,長(zhǎng)波低頻波段的電磁波幾乎被完全屏蔽。而月球背面則是極為理想的觀測(cè)地點(diǎn),科學(xué)家們渴望去那里進(jìn)行觀測(cè)。12月8日,他們的夢(mèng)想即將開啟 來(lái)源:wiki
但是月球背面卻完全沒(méi)有這些問(wèn)題:這里沒(méi)有大氣,由于月球背面永遠(yuǎn)背對(duì)地球,因此這里屏蔽了所有來(lái)自地球的信號(hào)干擾,唯一的干擾就是太陽(yáng)輻射。而在夜晚,當(dāng)太陽(yáng)落山之后,這里就成了開展低頻射電天文觀測(cè)的絕佳地點(diǎn)。
“嫦娥4號(hào)”任務(wù)搭載了相應(yīng)的科學(xué)設(shè)備,將在人類歷史上首次在月球背面開展低頻射電天文觀測(cè),有望填補(bǔ)人類在100~ 1 000 kHz射電天文觀測(cè)的空白,有望在太陽(yáng)風(fēng)激波、日冕物質(zhì)拋射和高能電子束流的產(chǎn)生機(jī)理等方面取得原創(chuàng)性的成果。
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