嫦娥四号发射在即：简单了解下人类探月之旅

零度星系

从伽利略望远镜时代开始，人类不断探索月亮。现代的技术可以发展到近距离的拍摄月球背面，我们的探测器可以环绕月球，继而实现无人登月，最后载人登月。我们的脚步没有停止，21世纪将有更宏伟的计划——长久性的驻扎月球。

人类探测器造访月亮

月亮是我们最熟悉而感觉遥远陌生的地方，人类这种好奇号严重的高级动物，有了一点技术就非常迫不及待的去近距离接触月亮。我们还得感谢上个世纪中下叶的“冷战”时期，要不是这样，我们对近距离接触月亮的时间可能就会延后很多年。

人类拜访月亮的第一艘太空飞船是在1959年，由苏联制造的月球1号。本来是要着陆撞击月球的，但进入轨道时点火时间出现点小失误，所以直接掠过了地球。不过庆幸的是，它给人类创造了很多不可思议或意想不到的记录。它是第一个摆脱地球引力的人造卫星，也是第一个围绕太阳公转的人造行星。

后来第一个撞击月亮表面的还是苏联的月球2号，苏联的月球3号在1959年传回了人类的第一张月球背面图片，当时全世界都沸腾了！1966年月球9号成为人类第一个成功软着陆在月表的探测器，同一年月球10号成为人类第一个环绕月亮运行的人造月亮卫星探测器。随后取样月物质，月球16号、月球20号和月球24号总共带回0.38公斤的月岩。

月球3号发送回人类首张月球背面图像，图：网络

当时美国看见苏联的行动，开始有点小急了。大反击，载人登月！雄心勃勃的美国于1968年载人环月，这是人类第一次！胆子够大！要知道飞船在3天后才能抵达月亮，这期间要面临如氧气生活等等。最为激动人心的还在后面，也就是1969年人类第一次登月！记住这个日子！尼尔·阿姆斯壮是美国阿波罗11号任务的指挥官，他在1969年7月21日02:56 (世界时)踏上月球表面，成为第一位在月球上漫步的人。随后的几个阿波罗号也同样登月，他们总共带回了382公斤、共2196块月球岩石和土壤的标本。

在阿波罗8号任务，于1968年的圣诞夜从月球看见的地球。非洲在日没的边界线上，美洲在云层之下，在边界线末端左边的是南极大陆。图片来自：NASA / Bill Anders，图：NASA/Bill Anders

在1969年7月20日人类第一次登月任务中，太空人阿姆斯壮拍摄的太空人巴兹·艾德林。图：NASA

随后上个世纪末期，日本的探测器成为第三个环绕月亮的国家。

月球探勘者于1998年首次在月亮极区发现了大量的氢，这可能是人类首次间接性的发现了极地水冰的存在。

图片来自WJ百科

21世纪我国开始实施庞大的月亮探测计划

这一庞大的计划主要3大步，分别是“探”、“登”、“驻”：

第一大步是探：就是无人探测器探测月亮，又分为3小步，分别是“绕”、“落”、“回”。

首先是绕，无人探测器环绕月亮并撞击月表（硬着陆），其次是落，无人探测器月球车软着陆月亮表面，最后是回，无人探测器月球车采集月样并返回地球。

第二大步是登：就是载人登月，没有具体说明，大致应该和阿波罗计划类似。先载人绕月，然后登月，最后取样回地球。

第三大步是驻：长久性的驻扎月球，要知道我们前面说过，月面上极地有水冰而且月表有比较丰富清洁的核能源必须的燃料_氦3。

中国探月工程标识“月亮之上”为月字的变形，中央为两个脚印，图：维J百科

第一大步：探月工程（嫦娥工程）

我国在2003年3月1日启动规模庞大的探月工程计划，亦有“嫦娥奔月”之美意，因此也被称为“嫦娥工程”。

第一小步：环绕月球（探测月表）

2007年“嫦娥一号”奔向月亮并环绕月亮采集月表数据，在控制之下成功于2008年撞击月表（硬着陆）。

2010年“嫦娥二号”奔向月亮，为“嫦娥三号”的着陆器着陆月表做准备，主要拍摄了着陆地点-虹湾。

嫦娥一号传回并制作完成的首幅月面图像,图：新华社

第二小步：软着陆月表

又分为正面软着陆和背面软着陆。

正面软着陆在2013年已经完成。由“嫦娥三号”携带的“玉兔号”月球车在2013年成功软着陆于月表，并观测月亮上的星空，这是我国首次实现月球软着陆。

图上亮点为月基天文望远镜观测到的23颗星象。图：新华社

2013年12月17日至18日，着陆器地形地貌相机拍摄的着陆器周边360°范围的全景镶嵌影像图，采用方位投影方式表达。新华社发(国防科工局供图)

背面软着陆预计由“嫦娥四号”携带新月球车在2019年1月完成（发射在2018年12月），如果成功，这将是人类首次软着陆于月球背面。同时也是首次在月球的高纬度极地着陆。

着陆区初步选定为月球背面南极-艾特肯盆地（South Pole-Aitken，SPA）内的冯·卡门撞击坑（Von Kármán）内，坐标是南纬45.5度，东经178度。

要知道，因为在背面无线电通讯是无法抵达地球的（月亮内部结构不允许无线电通讯传过），所以在背面着陆必须要有个能够传到地球的通讯卫星，作为中间环节。这样就要发射一颗卫星，解决通讯问题。

所以“嫦娥四号”的中继卫星在北京时间的2018年5月21日凌晨5点就发射了，它成功抵达了地球与月亮引力平衡点-L2（地球月亮延长线上）附近运行。作为通讯的中继站点，以便于“指挥”月球车软着陆于月亮背面。由于L2点距离月球有约65000公里远，因此通讯卫星发出的信号还无法抵达地球。那么如何实现将信号传送到地球啦？科学家们就想到了《地–月L2点中继星月球近旁转移轨道设计》这个方案，有效的解决了月球挡住信号的问题。取在L2位置还有一点就是，如此近的距离又很方便的可以遥控到月表上的月球车。

L2点的分布图，图片来自： HBvG Commons, GNU FDL

图为月球近旁转移轨道示意图，图片来自《地–月L2点中继星月球近旁转移轨道设计》

图为转移轨道入轨点分布图（振幅3 000 km），图片来自《地–月L2点中继星月球近旁转移轨道设计》

第三小步：取样返回

早在2014年就发射了再入返回飞行试验器（嫦娥五号的T1试验器），当时的话，主要是为了试验绕月后返回地球。并且为取样返回做准备，试验很成功，试验器成功着陆地面。

预定2019年到2020年？来完成月球取样返回地球任务，主要分为月亮正面取样返回，极地取样返回，背面取样返回？（有待证实）

预定2019年？主要将由“嫦娥五号”来完成月亮正面的自动化采样返回地球，月亮探测器的着陆地点为月亮正面的吕姆克山脉。

预定2020年？主要将由“嫦娥六号”来完成月亮极地附近的采样返回地球。

月亮背面取样返回，似乎未计划？或是“嫦娥五号”来完成？暂时不清楚。

第二大步：载人登月工程

根据现有的进度继续推进，预计2025年到2030年或2036年？完成初期的载人登月计划。

第三大步：长久性的驻扎月球

计划是好的，不过先搞定前面再说，希望本世纪中期就可以实现。

参考资料

1.WJ百科-月球[2018-04-22]

2.阿波罗计划.[2018-05-04]

3.中国探月工程[2018-02-21]

4.苏联的月球计划.[2017-05-23]

5.Moon Fact Sheet[2017-07-03]

6.Sun Fact Sheet[2018-02-23]

7.NASA- Planetary Fact Sheets. [2016-02-28]

8.Apollo program history

9.天文学名词

文章作者：零度星系（天文在线）

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编辑用时：2018年12月02日 -2018年12月07日（花费时长：约9个小时）

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最后更新：2018年12月7日星期五

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全文排版：天文在线（零度星系）

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