真正的月背之旅開(kāi)始了

嫦娥四號(hào)著陸器地形地貌相機(jī)環(huán)拍全景圖（圓柱投影） 國(guó)家航天局供圖

玉兔二號(hào)巡視器全景相機(jī)對(duì)嫦娥四號(hào)著陸器成像。國(guó)家航天局供圖

　　嫦娥四號(hào)著陸器地形地貌相機(jī)對(duì)玉兔二號(hào)巡視器成像。國(guó)家航天局供圖

　　著名科幻作家艾薩克·阿西莫夫曾在35年前預(yù)言：到2019年，我們將重新“進(jìn)軍”月球。那時(shí)，不是某個(gè)國(guó)家的“單打獨(dú)斗”，而是一種大規(guī)模的國(guó)際力量；不是只收集月球巖石，而是建立一個(gè)采礦站。

　　阿西莫夫只說(shuō)對(duì)了一半。

　　此時(shí)此刻，在月球背面南極-艾特肯盆地的馮·卡門(mén)撞擊坑內(nèi)，來(lái)自中國(guó)的嫦娥四號(hào)和玉兔二號(hào)，正代表全人類(lèi)進(jìn)行首次月球背面之旅。

　　不過(guò)，這次月背之旅，既不全是中國(guó)的“單打獨(dú)斗”，也并非大規(guī)模的國(guó)際力量。嫦娥四號(hào)和玉兔二號(hào)身上背滿(mǎn)了十八般“武器”，這其中有3臺(tái)科學(xué)載荷，是中國(guó)分別和荷蘭、德國(guó)和瑞典合作，攜手共同探索月球背面的這片處女地。

　　科幻作家預(yù)測(cè)得不夠準(zhǔn)確，網(wǎng)絡(luò)世界一些不著邊際的猜想，似乎更顯得荒誕：汽車(chē)人、外星基地……然而讓“猜想家”失望的是，截至目前，中國(guó)的第四次奔月之旅尚未發(fā)現(xiàn)這些現(xiàn)象。

　　1月10日，經(jīng)過(guò)近一周的“午休”， 巡視器玉兔二號(hào)醒來(lái)，并于1月11日和著陸器嫦娥四號(hào)“確認(rèn)過(guò)眼神”，然后兩器互拍留下“美照”。此后，玉兔二號(hào)“告別”嫦娥四號(hào)，開(kāi)啟真正的月背之旅——科學(xué)探測(cè)。

　　月背上的“國(guó)旗手”

　　不少人還記得，2013年12月15日，嫦娥三號(hào)和玉兔號(hào)月球車(chē)彼此凝望，完成互拍。那一刻，它們胸前的五星紅旗圖案，吸引了全世界的目光。

　　如今，嫦娥四號(hào)再次帶著國(guó)旗在太空打上中國(guó)標(biāo)識(shí)。2019年1月11日，中繼星“鵲橋”號(hào)首次傳回嫦娥四號(hào)攜帶五星紅旗的清晰全景照片。

　　國(guó)家航天局對(duì)外發(fā)布了照片，五星紅旗清晰可見(jiàn)。一個(gè)疑問(wèn)隨之而來(lái)：月球上國(guó)旗的顏色與地面上的一樣嗎？

　　“如果我們能夠到達(dá)月球，會(huì)看到和地面上同樣鮮艷的五星紅旗。”航天科技集團(tuán)五院510所嫦娥四號(hào)月球探測(cè)器國(guó)旗研制專(zhuān)家告訴記者，太陽(yáng)光在穿過(guò)大氣層到達(dá)地面時(shí)，人眼可以識(shí)別的可見(jiàn)光部分變化很小，可以認(rèn)為可見(jiàn)光在包括月表在內(nèi)的大氣層外，與地面是一樣的。

　　唯一的區(qū)別，僅僅在于月表的可見(jiàn)光光照強(qiáng)度比地面略大一些。專(zhuān)家稱(chēng)，探測(cè)器國(guó)旗在月表對(duì)于可見(jiàn)光的反射情況，與地面是相同的，相應(yīng)地，月球上看到的國(guó)旗顏色與地面上也是一樣的。

　　不過(guò)，嫦娥四號(hào)和玉兔二號(hào)身上的國(guó)旗材質(zhì)，和地面上常見(jiàn)的國(guó)旗有著“天壤之別”。

　　常見(jiàn)的國(guó)旗，一般由化學(xué)纖維織物、絲綢、棉布等紡織品制作，當(dāng)然也有以紙張、塑料等材料制作的國(guó)旗，而月球探測(cè)器的國(guó)旗，則是由一種叫聚酰亞胺的有機(jī)高分子薄膜材料制作的。五院510所專(zhuān)家稱(chēng)，這種材料在-200℃至200℃的溫度環(huán)境下都可以應(yīng)用。

　　在地球上，衣物不能在烈日下長(zhǎng)時(shí)間暴曬，否則會(huì)褪色；衣物一般不能用熱水洗滌，否則會(huì)變形；安放于室外的彩色廣告牌經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的風(fēng)吹日曬會(huì)褪色……這些現(xiàn)象究其原因，都是紫外線(xiàn)、溫度等環(huán)境因素對(duì)材料的影響和破壞作用。用紡織品等制作的國(guó)旗，自然也不例外。

　　月球上也會(huì)如此嗎？五院510所專(zhuān)家給出的答案是：地面常見(jiàn)國(guó)旗材料無(wú)法經(jīng)受月表環(huán)境考驗(yàn)，很快會(huì)褪色、變形、甚至分解。

　　第一，月表的溫差達(dá)到300℃以上，溫度最低在-180℃以下，最高在130℃以上；第二，月球表面不存在大氣，和空間環(huán)境即宇宙空間一樣，屬于真空狀態(tài)；第三，月球上，太陽(yáng)產(chǎn)生的紫外線(xiàn)非常強(qiáng)烈；最后，月球表面還存在宇宙射線(xiàn)和高能粒子的輻照作用。

　　相比之下，地面上溫差也就幾十?dāng)z氏度，同時(shí)有大氣層的保護(hù)，空間粒子和大部分紫外線(xiàn)被隔絕后，傷害已經(jīng)“溫柔”不少。月球上更為惡劣、苛刻的環(huán)境，對(duì)科研人員專(zhuān)門(mén)打造的月球國(guó)旗自然也是一種挑戰(zhàn)。

　　月背上的“攝影師”

　　說(shuō)到月球背面上的國(guó)旗照，自然就要提起這張照片的“攝影師”——玉兔二號(hào)。更準(zhǔn)確點(diǎn)說(shuō)，是玉兔二號(hào)身上攜帶的全景相機(jī)。

　　這臺(tái)相機(jī)，和嫦娥三號(hào)上搭載的全景相機(jī)是“雙胞胎”，由中科院西安光機(jī)所同時(shí)研制生產(chǎn)。它放置在玉兔二號(hào)的桅桿上，距離月面1.5米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)看去就像玉兔二號(hào)的“眼睛”。

　　全景相機(jī)載荷主任設(shè)計(jì)師楊建峰透露，全景相機(jī)可以以桅桿為中心旋轉(zhuǎn)，拍攝周邊的地形地貌。相機(jī)分為黑白和彩色兩種模式，分辨率和人眼相當(dāng)。

　　至于給玉兔二號(hào)拍照的，則是嫦娥四號(hào)身上的地形地貌相機(jī)，該載荷由中科院光電技術(shù)研究所研制。

　　載荷主任設(shè)計(jì)師鐘杰告訴記者，地形地貌相機(jī)安裝在嫦娥四號(hào)的云臺(tái)上，受云臺(tái)控制，可對(duì)周?chē)M(jìn)行360°成像，獲取著陸器周?chē)墓鈱W(xué)圖像，用于月球地形地貌的科學(xué)考察。

　　當(dāng)然，月背上的攝影師遠(yuǎn)不止這兩位。事實(shí)上，在嫦娥四號(hào)抵達(dá)月球背面之前，就有4臺(tái)神秘的小相機(jī)開(kāi)始工作，包括3臺(tái)監(jiān)視相機(jī)和1臺(tái)降落相機(jī)，均來(lái)自航天科技集團(tuán)五院508所。

　　這4臺(tái)小相機(jī)如同一個(gè)媒體團(tuán)，在嫦娥四號(hào)到達(dá)月面之前，便做好了分工和準(zhǔn)備，拍得拍，攝得攝，錄得錄，傳得傳，隨時(shí)待令為全球開(kāi)啟“月背”探索的視覺(jué)盛宴。

　　以降落相機(jī)為例，它負(fù)責(zé)“直播”降落全程。嫦娥四號(hào)著陸器要降落在月球背面的艾特肯盆地——這是月球上規(guī)模最大、最古老的撞擊盆地，對(duì)它的研究有可能揭露下月殼甚至上月幔的物質(zhì)狀況。

　　降落相機(jī)就安置于嫦娥四號(hào)著陸器的底部艙內(nèi)，在著陸器降落過(guò)程中，降落相機(jī)便以較高的幀頻拍照，獲得大量真實(shí)的月球表面信息，這些可以直觀(guān)地反映月球表面地貌特征和區(qū)域地質(zhì)情況，提升人類(lèi)對(duì)月球的認(rèn)識(shí)。

　　最讓普通公眾感興趣的，還是那種身臨其境的視覺(jué)沖擊感。降落相機(jī)便可以獲得與人類(lèi)視覺(jué)習(xí)慣相近的月面景觀(guān)，所傳送的光學(xué)圖像，可生動(dòng)如實(shí)地描述著陸器降落的全過(guò)程。

　　至于監(jiān)視相機(jī)，名氣就更大了。1月3日，嫦娥四號(hào)傳回世界第一張近距離拍攝月背影像圖，隨即刷爆網(wǎng)絡(luò)——那張圖就是監(jiān)視相機(jī)C所攝。

　　監(jiān)視相機(jī)一共3臺(tái)，分別稱(chēng)為監(jiān)視相機(jī)A、監(jiān)視相機(jī)B、監(jiān)視相機(jī)C。五院508所專(zhuān)家告訴記者，監(jiān)視相機(jī)，主要任務(wù)是對(duì)巡視器與著陸器的釋放分離過(guò)程進(jìn)行全程監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)兩器解鎖、巡視器駛離連接支架、臍帶電纜脫離、行駛至轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)、釋放分離等關(guān)鍵過(guò)程的監(jiān)測(cè)，提高探測(cè)器系統(tǒng)月表活動(dòng)的展示度。

　　這些相機(jī)，只有巴掌大小，看起來(lái)與平常使用的數(shù)碼相機(jī)無(wú)二，輕的三四百克，重的不過(guò)700克。

　　不過(guò)按照五院508所專(zhuān)家的說(shuō)法，這些小家伙都集成了光、機(jī)、電、熱等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)和自動(dòng)曝光、實(shí)時(shí)圖像壓縮等智能化功能，在太空惡劣的輻射、溫度環(huán)境下，能承受發(fā)射時(shí)的強(qiáng)烈沖擊和振動(dòng)，更具長(zhǎng)壽命、高可靠性能，是真正輕小便攜的“航天智造”。

　　月背上的“科學(xué)家”

　　嫦娥四號(hào)著陸月球背面的消息發(fā)出后，人們不斷追問(wèn)：為何要到月球背面去，到月球背面究竟能發(fā)現(xiàn)什么？這些問(wèn)題都有望從月球背面上的“科學(xué)家”——嫦娥四號(hào)和玉兔二號(hào)身上的科學(xué)載荷那里得到答案。

　　以3臺(tái)國(guó)際合作的載荷為例，中科院國(guó)家空間科學(xué)中心副主任、中科院月球與深空探測(cè)總體部主任鄒永廖稱(chēng)，我國(guó)針對(duì)月基低頻射電天文觀(guān)測(cè)研究和月面中子輻射劑量、中性原子等月球環(huán)境探測(cè)研究的科學(xué)目標(biāo)，搭載了低頻射電探測(cè)儀、中性粒子輻射劑量探測(cè)儀、中性原子探測(cè)儀等3臺(tái)載荷。

　　這其中，中性原子探測(cè)儀搭載在玉兔二號(hào)身上，主要對(duì)月表的中性原子進(jìn)行測(cè)量，這是中國(guó)、瑞典合作的有效載荷。

　　中方首席專(zhuān)家張愛(ài)兵說(shuō)，之所以要測(cè)量月表中性原子，主要目標(biāo)就是在月表上測(cè)量太陽(yáng)風(fēng)和月表相互作用之后產(chǎn)生的中性原子，包括太陽(yáng)風(fēng)本身的離子獲得電子后產(chǎn)生的中性原子，和月球表面被濺射出的中性原子。該儀器使科學(xué)家可以進(jìn)一步深入研究太陽(yáng)風(fēng)與月表的相互作用。有科學(xué)家認(rèn)為太陽(yáng)風(fēng)氫離子可能與月表中的氧相結(jié)合形成水，這也是研究的內(nèi)容之一。

　　當(dāng)然，作為嫦娥三號(hào)的備份，嫦娥四號(hào)身上的不少載荷，是直接從“三姐”那里繼承過(guò)來(lái)的，比如測(cè)月雷達(dá)、紅外成像光譜儀。

　　紅外成像光譜儀是此次任務(wù)中唯一一臺(tái)器上可以進(jìn)行化學(xué)成分分析的設(shè)備，由中科院上海技物所研制生產(chǎn)。

　　與相機(jī)不同，光譜儀可對(duì)每個(gè)“很窄”的帶寬顏色進(jìn)行成像，因而觀(guān)測(cè)的尺度更加微觀(guān)。這個(gè)“很窄”有多“窄”？載荷副主任設(shè)計(jì)師徐睿說(shuō)，該儀器可以看到月面0.1米分辨率的月表礦物特征，同時(shí)，還能夠在紅外波段對(duì)目標(biāo)的光譜成分進(jìn)行有效探測(cè)。

　　如今，隨著玉兔二號(hào)醒來(lái)，這些科學(xué)載荷都已陸續(xù)開(kāi)機(jī)。放眼月球背面，依舊渺無(wú)人煙，人們通過(guò)中繼星“鵲橋”號(hào)所能看到的，仍只有嫦娥四號(hào)、玉兔二號(hào)，以及它們胸前閃耀著的五星紅旗。

　　中國(guó)青年報(bào)·中青在線(xiàn)記者 邱晨輝 來(lái)源：中國(guó)青年報(bào)