“玉兔”圓夢：等待接續月球故事

2016年12月，“嫦娥三號”探測器搭載“玉兔號”月球車已經在月球上生活了3周年。3年來，在33個月晝工作期間，嫦娥三號開展了“測月、巡天、觀地”科學探測，獲取了大量科學數據。同時，研究人員在月球淺表層地質結構、月基天文觀測以及地球等離子體觀測等方面取得了一系列創新性科學研究成果。

作為中國在月球上留下的第一個足跡，“玉兔號”的意義深遠。如今，“玉兔號”月球車早已超期服役，科研人員們也依然在為它堅守。

超齡服役的“兔子”

“啊，我壞掉了。”2014年1月25日，月球車玉兔發出了一條微博，牽動了許多人的心。自2013年12月14日降落在月球上后，受復雜月面環境的影響，“玉兔號”月球車機構控制出現了異常。隨后，它進入了第二個月夜休眠。

此時，嫦娥三號探測器上的科學載荷陸續地開始科學探測任務。例如，著陸器上的月基光學望遠鏡也開展了觀天探測，極紫外相機對地球等離子體層也進行了觀測。而這兩項都為世界上首次在月面進行的探測活動。

2014年2月10日，“玉兔號”第一次喚醒失敗，工作人員沒有放棄對故障的分析和排查。兩天后，玉兔全面蘇醒。“玉兔仍然存在故障無法移動。”當時，探月工程新聞發言人裴照宇宣布。

在此期間，“玉兔號”上搭載的全景相機、測月雷達、紅外成像光譜儀、粒子激發X射線譜儀等4臺科學載荷運行正常，獲得了大量的數據。

“帶傷”的玉兔在多次休眠、喚醒后，最終在2016年7月31日停止了工作。設計壽命為3個月的“玉兔號”超額完成了任務，圓了中國人著陸月球的夢。

在專家們看來，正是這些作為墊腳石的探測器們，為將來還會進行的載人登月鋪平了道路。

“觀天”仍在繼續

“測月、巡天、觀地”，是科學家們寄予“嫦娥三號”的希望。按照計劃，“嫦娥三號”用搭載的8臺科學儀器完成這三項科學目標——巡天觀測，觀察地球等離子體層的結構和密度變化，調查月表形貌、地質構造和潛在資源。

3年里，許多科研人員為“嫦娥三號”和“玉兔號”默默堅守，中科院國家天文臺研究員魏建彥就是其中的一員。他帶領團隊圍繞月基光學望遠鏡開展研究，取得了豐碩的科研成果。

月基光學望遠鏡也是“嫦娥三號”上目前唯一仍在正常工作的科學儀器。在“玉兔”登陸月球三周年之際，魏建彥帶領團隊像往常一樣負責生成月基光學望遠鏡的科研計劃，遞送到地面應用系統，向衛星上傳指令。

團隊廣泛接受來自天文界的觀測申請，每半年一次。“結合科學家們申請的科學課題，我們判斷月球上什么時候最適合針對這一課題進行觀測，最終生成月基望遠鏡觀測計劃。”魏建彥說。

截至2016年6月，月基光學望遠鏡進行了4940小時的巡天觀測，獲得23.3萬張圖像數據。目前，月基光學望遠鏡的科學任務包括兩個方面：巡天觀測、變星長期監測。2015年，云南天文臺錢聲幫研究員領導的科研團隊，利用月基光學望遠鏡觀察一個名為“V921 Her”的雙星，通過其光變曲線，確定了雙星系統中兩顆子星的質量，并推測這一雙星系統中還存在另一個天體——第三個子星。

魏建彥介紹，對亮的雙星的監測，研究其是否具有行星或塵埃環成為科學家們利用月基光學望遠鏡開展科學研究的一個熱點。

同時，魏建彥團隊還根據數據提出，月球外逸層中的羥基（水）密度的上限，探測精度比哈勃望遠鏡的結果提高2個量級、比印度月船一號的結果提高5個量級，是迄今為止這一領域的最好結果。這一成果發表在2015年的《行星與空間科學》上。

在科研人員們看來，無論月基光學望遠鏡將來是否停止工作，科學家們對在月球上“巡天”探索永無止境。

“看地”“測月”成果豐碩

中科院國家天文臺研究員王華寧帶領團隊，利用極紫外相機完成了“看地”的科研任務。中科院長春光機所在國際上首次研制了極紫外相機，在月面上對地球周圍15個地球半徑的大視場等離子體層進行了極紫外觀測。

王華寧介紹，由來自中科院國家天文臺、國家氣象衛星中心、中科院長春光機所及中科院空間應用中心科研人員組成了一支約30人的科研團隊。“3年里，我們通力合作圍繞這一科學載荷開展了科研工作。”王華寧表示。

在中科院“地球等離子體層特征及其對太陽活動的響應研究”項目的支持下，研究人員在國際上首次獲得等離子體層側面大視場動態觀測結果。據國家天文臺閆巖博士介紹，研究人員首先觀察到了等離子體層應該存在的雙卵型結構。同時，他們還利用一次磁層亞暴期間的數據，發現了等離子體層存在的3個明顯的凸起結構。

在完成“測月”的科學目標中，科學家把地質工作者在地球上開展的工作搬到了月球上。“嫦娥三號”的月球車“玉兔”上，設置有全景相機、紅外光譜儀、粒子激發X射線譜儀和探月雷達等設備。

據了解，這4臺科學儀器的探測數據，在國際上首次揭示了月球雨海區的火山演化歷史，表明月球在距今25億年前左右仍存在大規模火山噴發，可能與該區域極富放射性元素有關，這一研究結果對理解月球演化有重要意義。

“蟾宮玉兔方圓夢”，中科院院長白春禮賦詩這樣贊頌“嫦娥三號”的創新成果。從古代先民對登上月球的暢想，到“嫦娥三號”攜“玉兔號”成功落月，嫦娥飛天的夢想已經實現。但是，中華民族的探月夢并沒有就此結束。未來發射的嫦娥四號、五號，火星探測器，還將帶領國人走向更遠的太空。

來源：科學網endprint