嫦娥四号首次测量月球表面辐射:嫦娥探月升级史

稿件来源:头条号 知社学术圈

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从2018年成功着陆至今,嫦娥四号着陆器和“玉兔二号”月球车在月球背面已经完成了22个月昼工作期的科学探索,在这六百多天里,月球车累积行驶五百多米,采集了大量样本和测试数据,科研团队利用科学载荷传回的数据,开展大量研究,取得诸多科学成果。

嫦娥四号探测器作为我国“探月工程”的最新一代成果,也是人类首次在月球背面着陆和实地探测,实现了人类探索月球的新突破。回首整个探月工程,我们看到中国航天人不懈的努力和坚持,也见证了祖国综合实力的不断提升。

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2007年10月24日

“嫦娥一号”月球探测卫星发射升空

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主要任务是获取月球表面的三维立体影像;分析月球表面有用元素的含量和物质类型的分布特点;探测月壤厚度和地球至月球的空间环境。

02

2010年10月1日

“嫦娥二号”月球探测卫星发射升空

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主要任务是获得更清晰、更详细的月球表面影像数据和月球极区表面数据,为“嫦娥三号”实现月球软着陆进行部分关键技术试验,并对嫦娥三号着陆区进行高精度成像,进一步探测月球表面元素分布、月壤厚度、地月空间环境。

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2013年12月2日

“嫦娥三号”月球探测器发射升空

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嫦娥三号工程首次实现了中国地外天体软着陆和巡视探测,是中国航天领域技术最复杂、实施难度最大的空间活动之一。

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2018年5月21日

“鹊桥”月球中继卫星发射升空

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作为地月通讯和数据中转站,“鹊桥”可以实时的把在月面背面着陆的嫦娥四号探测器发出的科学数据第一时间传回地球,具有重大的科学与工程意义,也是人类探索宇宙的又一有力尝试。

05

2018年12月8日

“嫦娥四号”月球探测器发射升空

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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。

在此之前,嫦娥四号着陆器和“玉兔二号”月球车已经进行取得了多项探测和研究,如月球背面巡视区形貌和矿物组份研究,月球背面巡视区月表浅层结构研究,月基低频射电天文观测与研究等。而在最近,利用嫦娥四号着陆器搭载的月表中子与辐射剂量探测仪中性原子探测仪的探测数据,获得月表高能粒子辐射环境谱、月表中性原子能谱结构和反照率。

1960年代和70年代执行阿波罗计划的宇航员使用剂量计来测量其辐射暴露量,但这些装置捕获了整个旅程的全部暴露量,而不仅仅是它们在月球表面的时间。基尔大学的物理学家罗伯特·威默-舒维鲁伯格说,从那时起,科学家们一般“根据外推法和模型法”估算月球表面周围人员的辐射剂量,在月球表面实地测量是第一次。

研究结果显示,月球表面宇航员所承受的辐射水平约为地球表面的200倍。这些辐射来自于外太空,带电粒子和中性粒子它们可以穿透人体皮肤并破坏DNA,从而导致癌症和其他不良健康影响。它们来自两个主要来源:月球零星地发射着强大的太阳耀斑,以及来自深空的不断不断的银河宇宙射线雨。

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地球磁场的存在是保护地球生命的重要护盾

与地球不同,月球缺少磁场来偏转这种辐射。当射线撞击月球表面时,它会产生中性粒子(包括中子)的二次喷雾,该中性粒子比带电粒子的渗透能力更深。中子可能会粉碎并撞击人体内的质子,从而像台球一样传递动量,并对人体造成严重伤害。

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未来的月球基地可能会覆盖一层月球土壤,以阻隔太空辐射。©欧洲航天局

研究人员通过计算得出,未来的月球基地至少需要覆盖50厘米厚的月球土壤,才能保证内部人员的安全,而如果赶上了强力的太阳风暴,辐射水平骤增,则必须躲进10米深度以上的隔离舱。相比于寒冷、失重等因素,在太空中无处不在的辐射才是影响宇航员健康的重大威胁,“嫦娥四号”着陆器的研究成果对未来人类长期在月球表面活动具有重要的参考意义。

参考文献:

1.https://www.sciencemag.org/news/2020/09/moon-safe-long-term-human-exploration-first-surface-radiation-measurements-show

2.http://www.sastind.gov.cn/n112/n117/c6810035/content.html

3.https://baike.baidu.com/item/%E4%B8%AD%E5%9B%BD%E6%8E%A2%E6%9C%88%E5%B7%A5%E7%A8%8B/8492213?fr=aladdin

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