“嫦娥四号”探测器成功着陆月球已经过去近两年时间:嫦娥四号登月后都做了啥?

“嫦娥四号”探测器成功着陆月球已经过去近两年时间。作为人类历史上第一个在月球背面成功软着陆的人类探测器,从成功着陆至今,嫦娥四号已和玉兔二号在月球背面度过22个昼夜,折合630个地球日。

在中国的探月工程里,“嫦娥四号”的意义尤为特殊。

2004年我国的绕月探测工程“嫦娥工程”正式启动,工程分为绕、落、回三个阶段,其中“落”的第二阶段,会发射嫦娥二号、三号、四号完成月面软着陆和自动巡视勘察的任务。

在嫦娥四号着陆前,嫦娥三号已实现在月球正面着陆,但由于月球的自转和公转周期相同,导致它只有一面对着地球,探测器如何在月球背面着陆成为世界前沿技术。因此嫦娥四号的成功着落,让中国成为全球首个实现在月球背面着陆的国家。

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而之所以要抵达月球背面,是因为背面受电磁波干扰较小,其地质情况也与正面有所不同,能监听到地球上无法获取的微弱宇宙信号,利于进行宇宙辐射探测、宇宙起源探索等科学研究。

同时对探索月球土壤成分、小行星活动乃至月球的形成都有重要辅助意义,未来的星际探索中转基地或许能在这里站脚。

2020年9月25日,嫦娥四号和其搭载的月球车玉兔二号进入月夜休眠,那么已经在月球背面工作22月昼的它到底有哪些新发现?

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三大科学任务,完善月球档案

从嫦娥四号着陆后传回的第一张月球背面影像照片,到近期探测器首次详细测量月球表面的强烈辐射,嫦娥四号在不断完善着月球的档案资料。

根据国防科工局的资料介绍,嫦娥四号的科学探测工作主要有三方面:

开展月球背面低频射电天文观测与研究,填补射电天文领域在低频观测段的空白;

月球背面巡视区形貌、矿物组份及月表浅层结构探测与研究,空间维度上获取纵向剖面,从时间维度上研究古老的物质成分;

试验性开展月球背面中子辐射剂量、中性原子等月球环境探测研究,了解宇宙辐射、太阳风与月面物质相互作用的情况,以及月面物质成分的太空风化作用影响。

嫦娥四号并非孤军奋战,科研人员为其搭载的月球车“玉兔二号”是它的得力助手。玉兔二号专为月球表面巡视探测而设计,车上搭载了全景相机、测月雷达、红外成像光谱仪和中性原子探测仪,好比一台给月球“CT扫描”的设备。

而截止此次月夜休眠,“玉兔二号”的累积行驶里程达到519.29米,为科研人员传回了诸多数据辅助科学研究,以下为首次且重要的探测成果总结:

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首次开展低频射电天文观测

电磁波谱的任何一个波段背后,都有天体的物理现象和机理,而月球背面干净的电磁环境,是全世界天文学家梦寐以求开展低频射电探测的宝地。

嫦娥四号任务中的低频射电探测计划,由中国和荷兰共同开展。嫦娥四号共搭载三种低频射电探测仪器:着陆器上的低频射电频谱仪、中继星上的中荷低频射电探测仪、以及用于月球轨道超长波天文观测的微卫星。

为了让噪音更少信号更准确,嫦娥四号装有三根长天线和一根短天线,近场信号长短天线共同接收,而宇宙天体传来的远场信号由长天线接收。

目前嫦娥四号工程中的两台低频射电探测仪都采用了长寿命设计,在嫦娥四号任务期满结束后,很可能会继续工作数年,获得更多观测机会。

关于来自宇宙空间背景、银河系、太阳、行星的信号,或许能从中得到独特的解答,让人类有机会聆听来自宇宙更深处的声音。

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首次揭示月背地下40米地质分层结构

“玉兔二号”搭载了多个科学仪器,其中的测月雷达通过无线电波穿透月面后所产生的回波进行对可见光波段无法探测的地下岩层进行扫描,且不同频率的电磁波可以探测不同深度的地层。这相当于一台“CT机”不断扫描月球背面的内部,分析其物质组成和结构,

今年2月,“玉兔二号”首次揭示了月球背面着陆区域地下40米深度内的地质分层结构,发现这层结构主要由掺杂着不同大小石块的多孔颗粒物质组成,并总共识别出三个地层单元。此外深度40米以下雷达信号微弱,无法推断其物质特性。

研究人员表示,该研究可帮助人们了解月球撞击和火山活动历史,有望为月球背面的地质演化研究带来新的启示。

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首次详细测量月球表面的强烈辐射

今年9月29日,中国嫦娥四号探测器首次详细测量了月球表面的强烈辐射,并发现在这样的辐射下人类探索月球是安全的,而在此前科学家们不得不从外推法和模型估算宇航员在月球表面受到的辐射量,因此此项研究有助于更好地了解未来宇航员需要穿何种程度的防护服。

据了解,嫦娥四号通过新型剂量计装置测量每小时的辐射率,它被放置于嫦娥四号探测器内。

通过此次的辐射数据,研究人员做出一些重要意义的计算结果,比如覆盖至少50厘米厚月球土壤的月球基地足以保护宇航员免受辐射威胁;一个深一点儿的舱室用大约10米深的水进行防护,则足以抵御会导致辐射水平急剧上升的太阳风暴。这些数字对于未来宇航员如何能在月球表面安全的停留多久有着不可估量的意义。

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参考资料:

《中国“玉兔二号”首次揭示月背地下40米地质分层结构》-新华网

http://www.xinhuanet.com/2020-02/27/c_1125635129.htm

《中国嫦娥四号探测器首次详细测量月球表面的强烈辐射》-中国科学报

https://tech.china.com/article/20200929/20200929616240.html

《嫦娥四号探路低频射电观测,推开射电天文学最后一扇窗》-环球网

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1622231176334136450&wfr=spider&for=pc

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