（原標題：人類首個月球背面探測器：嫦娥四號有哪些亮點）
2018年年底，我國將發(fā)射世界首個落在月球背面的探測器——嫦娥四號。嫦娥四號原來是嫦娥三號的備份，由于嫦娥三號落月探測器出色完成了預定任務，所以嫦娥四號究竟干什么曾在較長一段時間內(nèi)不能確定，因為有關專家意見不一致，為此論證甚至爭吵了2年，分歧的核心是嫦娥四號是落在月球正面還是背面？ 剛開始很多專家都認為嫦娥四號還是落到月球正面，覺得這樣比較牢靠，技術風險小，不要節(jié)外生枝了。但是嫦娥一號總指揮兼總設計師、“嫦娥”系列月球探測器總指揮兼總設計師顧問葉培健院士主張落到月球背面。一次在國防科工局開會，已經(jīng)準備寫會議紀要，確定嫦娥四號將落在月球正面了，對此葉培健院士對與會領導說：我服從上級決定，只要定了我一定努力做好。但我不同意嫦娥四號落在月球正面，因為嫦娥三號已經(jīng)落到過正面了，再去落一次有多大意思？
葉培健院士
為此，有關領導又組織多次討論，最后決定：嫦娥四號落到月球背面。葉院士認為，落到月球背面，如果成功了是一大亮點；如果不成功，因為這是人類第一次，也可以原諒。先不要講什么科學意義、技術帶動，單從邏輯學上看，落到月球背面的科學意義就是一句話：背面沒去過！通俗的講，嫦娥三號相當于在華北平原著陸，嫦娥四號則相當于在崇山峻嶺的云貴川地區(qū)著陸。 嫦娥四號的工程目標是：在復雜地形環(huán)境條件下的安全著陸，進行地月拉格朗日2點遠距離中繼通信，開展同位素溫差發(fā)電與熱電綜合利用。其科學目標是：對月球背面的環(huán)境進行研究；對月球背面的表面、淺深層、深層進行研究；用低頻射電探測儀探測宇宙天體。 嫦娥四號與嫦娥三號一樣，仍由著陸器和巡視器（又叫月球車）組成，它們所使用的平臺也基本相同，但是因為嫦娥四號與嫦娥三號科學目標差異很大，因此兩者所裝載的科學探測設備有明顯變化，其中最主要的特點是裝載了幾臺國外科學載荷，例如，德國月表中子與輻射劑量探測儀、瑞典中性原子探測儀。
嫦娥四號由著陸器和巡視器（又叫月球車）組成?
在嫦娥四號著陸器上裝載了德國的中子與輻射劑量探測儀。它能探測著陸區(qū)的輻射劑量，為未來的載人登月航天員的危險度進行前期評估，提供相應輻射防護的依據(jù)。 在嫦娥四號月球車上裝載了瑞典的中性原子探測儀。它對于解決太陽風與月表相互作用機制、月表逃逸層的形成和維持機制等關鍵科學問題有著重要的意義。
瑞典的中性原子探測儀
與嫦娥三號類似，嫦娥四號的著陸器上仍裝有降落相機、地形地貌相機，但增加了國內(nèi)新研發(fā)的低頻射電頻譜儀，以及德國的中子與輻射劑量探測儀，去掉了月基光學望遠鏡、極紫外相機。低頻射電頻譜儀將利用月球背面沒有地球電磁波干擾和天然潔凈的環(huán)境，研究太陽爆發(fā)、著陸區(qū)上空的月球空間環(huán)境，還可以對來自太陽系行星的低頻射電場進行觀測，并‘聆聽’來自宇宙更深處的“聲音”。
地形地貌相機
?嫦娥四號的月球車上仍裝有全景相機、測月雷達、紅外成像光譜儀，但增加了瑞典的中性原子探測儀，去掉了粒子激發(fā)X射線譜儀。
紅外成像光譜儀
嫦娥四號的著陸方式與工作狀態(tài)跟嫦娥三號也有很大區(qū)別，性能上有很大提升。月球正面有較為寬闊的平原，雖然也有許多隕石坑，但即使是坑底也相對平整，所以嫦娥三號是以弧形軌跡緩慢著陸。而月球背面的地形則更為復雜，隕石坑更多，地勢更陡峭，為了不撞到峭壁，將采取近乎垂直的著陸方式。嫦娥三號在月夜的時候是不能工作的，嫦娥四號則憑借同位素溫差發(fā)電與熱電綜合利用技術，在月夜的情況下還能做一些測量的工作。 嫦娥四號任務的“兩器一星”上總共配置了6臺國內(nèi)研制科學載荷和4臺國際科學載荷。它們開展以低頻射電天文觀測、巡視區(qū)形貌、礦物組份及淺層結構為主的科學探測。 其落月探測器還搭載了重慶大學牽頭研制的“月面微型生態(tài)圈”和中山大學研制的大孔徑激光角反射鏡，分別開展月面生態(tài)系統(tǒng)試驗和超過地月距離的激光測距試驗。 據(jù)悉，嫦娥四號上的“月面微型生態(tài)圈”是一個由特殊鋁合金材料制成的圓柱形罐子，高18厘米，直徑16厘米，凈容積約0.8升，總重量3千克。這個小罐子里將放置馬鈴薯種子、擬南芥種子、蠶卵、土壤、水、營養(yǎng)液和空氣以及微型相機和信息傳輸系統(tǒng)等科研設備?？茖W家將在這個小空間里創(chuàng)造動植物生長環(huán)境，實現(xiàn)生態(tài)循環(huán)。一個小導管會把自然光線導入罐子里，幫助這些植物和土豆種子生長。選擇馬鈴薯和擬南芥作為實驗物種是因為它們的生長周期短且便于科學家觀察。另外，馬鈴薯還可作為人類太空生存的主要食物來源。
“月面微型生態(tài)圈”
雖然人類看不見的月球背面被形象地稱為“暗面”，但月球背面和正面所受到的太陽光照幾乎是相等的。在真空、微重力、極端溫差的外界條件下，“月面微型生態(tài)圈”內(nèi)將保持1～30°C的溫度以及適當?shù)臐穸?，并通過光導管引入月球表面自然光線，創(chuàng)造植物生長環(huán)境，探索植物和動物在月球上的生長規(guī)律。 在“月面微型生態(tài)圈”里的植物會產(chǎn)生氧氣，供蠶“消費”。蠶會產(chǎn)生植物生長所需的二氧化碳和糞便。這項實驗極具突破性，對人類未來在地外星球生存具有重大意義，將為人類在月球上建立基地和長期居住積累知識。 此前，航天員曾在“國際空間站”種過植物，而中國的航天員也曾在天宮二號空間實驗室里培養(yǎng)過水稻和擬南芥。但那些實驗都是在離地面400千米左右的近地軌道中進行的。距離地球38萬千米的月球上的環(huán)境要復雜得多。月球引力只相當于地球引力的1/6，晝夜溫差達200°C以上。為此，“月面微型生態(tài)圈”內(nèi)的溫度將保持在1～30°C之間，并控制好濕度和養(yǎng)分以及光線。
嫦娥四號著陸器與中繼衛(wèi)星示意圖
嫦娥四號將在月球背面的著陸點附近開展月表地形地貌與地質(zhì)構造、礦物組成和化學成分、月球內(nèi)部結構、地月空間與月表環(huán)境等探測，完成月球背面巡視區(qū)形貌和礦物組份探測與研究、月基低頻射電天文觀測與研究、月球背面巡視區(qū)淺層結構探測與研究等詳查科學目標，繼續(xù)更深層次更加全面地科學探測月球地質(zhì)、資源等方面的信息，完善月球的檔案資料，有望取得行星際激波、日冕物質(zhì)拋射和空間傳播機理等方面原創(chuàng)性成果。 為了激發(fā)普通民眾特別是青少年的探索熱情，嫦娥四號預留了3千克載荷在全國范圍內(nèi)征集大膽創(chuàng)意，現(xiàn)已從全國征集的方案有290多項，從中選擇了20項優(yōu)秀項目，其中有很多中學生和大學生項目，最后評選出了3個一等獎，然后從這3個項目中選出一個項目搭載在嫦娥四號上，以便起到很好的宣傳效果。?（杭添仁）
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