2019年1月3日，嫦娥四号探测器成功地在月球背面实现了软着陆，并向地球发送了世界上第一幅近处拍摄的月球背面图片。中央电视台等新闻媒体对此进行了详细报道。我当天下午接受了德国电视台的采访，晚上又到香港凤凰卫视担任解说嘉宾，向观众介绍了关于嫦娥四号着陆的有关问题。
嫦娥四号着陆器拍摄的着陆点附近全景照片
我做完节目一回到家，珠珠就一个劲儿地问起来。
“爷爷，嫦娥四号为什么要在月球背面着陆啊？”珠珠问。
“珠珠这个问题问得很好，这个问题也确实非常重要。不过，我在回答这个问题之前，要先问你一个问题。”我回答说。
“什么问题呀，爷爷？”
“你在科技馆听过爷爷关于月球的讲座，现在你还记得，月球背面和正面有什么不同吗？”
“我记得月球背面高山多，正面高山少，平坦。”珠珠回答。
“是这样的，爷爷让你们看看这两幅月球图，一眼就能看出它们的区别。”
“在月球背面的图形中，附有一个高度表，从这个表可以看出，背面最高处比地球上的珠穆朗玛峰还要高，超过1万米，而最深处则达到了-9 150米，你们看，月球背面的高度差有多大呀！
“爷爷还要告诉你们另外一个事实，美苏过去虽然发射了许多月球着陆器，但没有一颗是在月球背面着陆的。
“我们从这两张图所反映出的问题可以清楚地看出，一是背面与正面相差很大，二是人类的探测器从未在背面着陆，因此，我们在月球背面着陆，就可以实地了解月球这两面的地质结构、化学成分到底有什么差别，这是从表面情况得出的结论。”我向她解释说。
“其实，从科学研究的角度还有一些原因，这是一般老百姓不可能考虑到的。如月球背面可以屏蔽来自地球的电磁辐射影响，因此有利于射电天文观测，是低频射电探测的绝佳场所，这样的频段选择也是世界首次；人类还可以首次直接测量月球背面近表环境有什么特点。嫦娥四号的着陆点选择在艾特肯盆地，这个盆地的地壳很薄，有可能看到地幔物质。收集这个区域岩石的数据可以帮助科学家们更好地理解组成月球的岩层、浅层和深层，有利于研究月球的演变历史。
“嫦娥四号以卡门陨石坑为着陆点，这个坑的直径是186.35千米，深3.04千米。外观轮廓接近圆形，坑壁已明显损毁。除北部外，其他地区表面较为平坦，且反照率较周边地区更暗，说明坑内的物质与坑外的物质有一定的差别。图上的箭头指示了卡门陨石坑的位置，下面的黑白图显示了卡门陨石坑背部结构，几个方框给出了具体着陆点的建议。”
“在月球背面着陆的原因我明白了，那在背面着陆会遇到哪些困难呢？”珠珠又提出了新问题。
“珠珠这个问题问得好，确实有困难，要不然怎么至今没有着陆器在背面着陆呢？困难主要有两点：一是与地球通信问题；二是怎样保障着陆安全的问题。
由于月球一面始终面向地球，而另一面我们从地球上是永远看不到的，这就是背面。嫦娥四号在月球背面着陆后，是无法直接与地球通信的。所以我们就想出一个办法，在月球背面距离月球大约65 000千米远的地方放置一颗卫星，由这颗卫星建立起嫦娥四号与地面的通信联系，我们给这颗卫星起了个很有趣的名字，叫‘鹊桥’，它已经在2018年5月21日成功发射。中国民间传说阴历七月初七晚上喜鹊在银河上搭桥，让牛郎、织女在桥上相会。‘鹊桥’这个中国神话传说里让牛郎和织女得以相见的桥，如今多了一层科技内涵。‘鹊桥’卫星所在的位置有一个专用的名字，叫地月系统第二拉格朗日点，简称地-月L2点。”
月球正面
一马平川不见山，蓝色月海连成片。
月面旅游不用车，乘舟航行全游遍。
月球背面
月球背面呈奇观，盆地托举众高山。
白色之处超珠峰，高低相差整两万。(www.xing528.com)
月球正面的着陆点
“地-月L2点也在月球后面呀，那卫星发信号时，不也是被月球挡住了吗？”珠珠又有了新问题。
“珠珠的问题很有趣。表面上看，月球把来自地-月L2点的信号挡住了，实际是挡不住的，这一是因为地-月L2点距离月球65 000千米，而月球的直径只有3 474千米，所以能被月球直接挡住的面积很小；另外，鹊桥卫星不是固定在地-月L2点，它可以围绕L2点做类似于圆周运动，称为晕轨道，这样，月球就挡不住信号了。”
“鹊桥这个名字取得真好。那第二个难点呢？”珠珠问。
“第二个难点是落月。月球背面高山林立，在艾特肯盆地内部，布满了陨石坑，这些坑都很深。例如，安托尼亚迪陨石坑的深度达到9 150米，是月球最深的地方。因此，不能像嫦娥三号那样缓慢地下落，必须走一条比较陡峭的路线，这就给安全着陆带来了挑战，所以必须采用一些新方法和新技术。”
“我听说嫦娥四号是嫦娥三号的备份星，那嫦娥四号有哪些改进没有？”朵朵问。
艾特肯盆地，嫦娥四号着陆点为卡门陨石坑
纵横五千里，最大撞击坑。
深度近万米，坑底有阴影。
阴影所在处，确认含水冰。
多国有计划，到此来扎营*。
＊多国有在此处建立月球基地的计划。
艾特肯盆地内的陨石坑
“虽然说是备份星，但还是有不少改进的。除了方才说的下降路线比较陡外，携带的仪器或是改进了，或是增加了新仪器，其中还有德国、希腊和瑞典研制的仪器。此外还携带了一个科普项目——月面微型生态圈，这是由重庆大学牵头研制的。
“‘月面微型生态圈’是一个由特殊铝合金材料制成的圆柱形‘罐子’，高18厘米，直径16厘米，净容积约0.8升，总质量3千克。小‘罐子’里乾坤大，里面将放置马铃薯种子、拟南芥种子、蚕卵、土壤、水、空气以及照相机和信息传输系统等科研设备。
着陆点卡门陨石坑（箭头所指处）
地月系统拉格朗日点
晕轨道
月球背面的最低点也在艾特肯盆地内
“科学家将在这个小空间里创造动植物生长环境，实现生态循环。在真空、微重力、极端温差的外界条件下，‘月面微型生态圈’内将保持1到30摄氏度，以及适当的湿度，并通过光导管引进月球表面自然光线，创造植物生长环境。
嫦娥四号着陆月球背面
月面生态圈容器
“植物通过光合作用产生碳水化合物和氧气，供蚕‘消费’；蚕的生长过程则产生出植物所需的二氧化碳和粪便等养料。在‘月面微型生态圈’登月的100天里，它将实现微型生态循环。
“根据100天的实验期限，科学家们选定了马铃薯、拟南芥和蚕作为实验对象。两种植物将生根发芽，开出月球表面第一朵花。同时，马铃薯还可作为人类太空生存食物来源，其实验价值更加重大。蚕卵则将在生态圈中完成虫卵孵化、幼虫生长发育和破茧成蝶的完整生命周期。”
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