嫦娥四號：和“三姐”有哪些相同和不同？

作為嫦娥三號的備份，按照最初的設(shè)計，嫦娥四號應(yīng)該和嫦娥三號應(yīng)該是一對雙胞胎姐妹。在嫦娥三號探月的任務(wù)成功后，在科學(xué)家們的堅持下，嫦娥四號也有了新任務(wù)——去從來沒有人去過的月球背面。當(dāng)然，科學(xué)家們根據(jù)這一目標(biāo)改進(jìn)了嫦娥四號。這次，“四姐”和“三姐”有哪些相同和不同呢?

日前，中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心副主任、中科院月球與深空探測總體部主任鄒永廖告訴《中國科學(xué)報》記者，在采用嫦娥三號平臺的基礎(chǔ)上，嫦娥四號根據(jù)科學(xué)目標(biāo)做了一些調(diào)整，分別取消、新研制和繼承了多臺載荷。

取消兩臺：月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、極紫外相機

觀天、看地和測月，是嫦娥三號的科學(xué)目標(biāo)。在“觀天”方面，嫦娥三號采用了一臺月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，實現(xiàn)了在月球上仰望星空。2016年，科學(xué)家利用月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡觀測到由物質(zhì)交流而成的半相接雙星，對研究雙星系統(tǒng)的物理特性提供了重要證據(jù)。

鄒永廖介紹，這臺月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡目前仍然在工作，因此嫦娥四號沒有再搭載月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。

在“看地”方面，嫦娥三號采用了極紫外相機，實現(xiàn)了首次在月球上，對地球的大視野定點觀測，發(fā)現(xiàn)地球等離子層形狀類似“多納圈”。科學(xué)家們還利用一次磁層亞暴期間的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了等離子體層存在的3個明顯的凸起結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于“多納圈”在某些部位變胖了。

“嫦娥四號在月球背面著陸并開展探測，因此對地球觀測的極紫外相機也取消了。”鄒永廖表示。

新研制一臺：低頻射電頻譜儀

針對嫦娥四號月基低頻射電天文觀測研究的科學(xué)目標(biāo)，科學(xué)家為嫦娥四號新研制了低頻射電頻譜儀。

鄒永廖介紹，這是一臺我國自主研制的科學(xué)載荷，將安裝在著陸器上，利用月球背面沒有地球電磁波干擾、天然“潔凈”的環(huán)境，在月晝期間對太陽低頻射電特征進(jìn)行探測，對月表低頻輻射環(huán)境進(jìn)行探測，研究太陽爆發(fā)、著陸區(qū)上空的月球空間環(huán)境。

國際合作三臺：中性粒子輻射劑量探測儀、中性原子探測儀、低頻射電探測儀

針對月基低頻射電天文觀測研究和月面中子輻射劑量、中性原子等月球環(huán)境探測研究的科學(xué)目標(biāo)，還搭載了低頻射電探測儀、中性粒子輻射劑量探測儀、中性原子探測儀等三臺載荷。“這三臺載荷都是通過國際合作研制的，分別與荷蘭、德國和瑞典合作。”鄒永廖指出。

其中，搭載在中繼星上的低頻射電探測儀，與安裝在著陸器上的低頻射電頻譜儀屬同類型科學(xué)載荷，科學(xué)家們將對二者獲取的探測數(shù)據(jù)開展聯(lián)合研究。此外，該載荷也可以對來自太陽系行星的低頻射電場進(jìn)行觀測，并“聆聽”來自宇宙更深處的“聲音”。

月球車上攜帶的中性原子探測儀，則將對解決太陽風(fēng)與月表相互作用機制、月表逃逸層的形成和維持機制等關(guān)鍵科學(xué)問題有著重要的意義。

而安裝在著陸器上的中性粒子輻射劑量探測儀，能探測著陸區(qū)的輻射劑量，有助于科學(xué)家們對月表輻射環(huán)境進(jìn)行評估，提供相應(yīng)輻射防護(hù)的依據(jù)。

近年來，我國探月工程取得的成就引起了全世界科學(xué)家的關(guān)注。隨著探月工程的不斷推進(jìn)，我國的探月工程特別是科學(xué)研究成果越來越受到國際同行的高度關(guān)注和認(rèn)可。“在許多國際高層次的學(xué)術(shù)研討會上，與中國探月工程相關(guān)的學(xué)術(shù)報告引起了很大的反響。”鄒永廖表示。

繼承五臺：降落相機、全景相機、地形地貌相機、測月雷達(dá)、紅外成像光譜儀

嫦娥四號搭載了和嫦娥三號一樣的五臺載荷，即降落相機、全景相機、地形地貌相機、測月雷達(dá)、紅外成像光譜儀。

其中，降落相機在降落過程中對整個著陸區(qū)地形地貌進(jìn)行連續(xù)拍攝，全景相機和地形地貌相機則主要對著陸區(qū)周邊地形地貌進(jìn)行拍攝。

測月雷達(dá)旨在對巡視路線上月球表層進(jìn)行探測。嫦娥三號就依靠測月雷達(dá)開展了“邊走邊探”的工作，完成了首幅月球地質(zhì)剖面圖，揭示了嫦娥三號著陸區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)演化過程，并發(fā)現(xiàn)了一種新的巖石類型。據(jù)鄒永廖介紹，根據(jù)巡視就位探測研究，中國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在探測區(qū)域曾經(jīng)發(fā)生了至少三次玄武巖噴發(fā)事件。“基于這些發(fā)現(xiàn)，中國科學(xué)家們提出了這一區(qū)域火山作用歷史的新理論模型。”他說。

此外，紅外光成像譜儀搭載在月球車上，則主要獲取礦物和化學(xué)元素。

“我們期待，嫦娥四號各探測器工作的時間越長越好，獲取的科學(xué)數(shù)據(jù)越多越好。”鄒永廖表示。