“四妹”和“三姐”的異同

甘曉

按照最初的設(shè)計(jì)，嫦娥四號和嫦娥三號應(yīng)該是一對雙胞胎姐妹。嫦娥四號原來是嫦娥三號的備份星，三號成功后備份轉(zhuǎn)正。在嫦娥三號探月的任務(wù)成功后，在科學(xué)家們的堅(jiān)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，“四妹”和“三姐”有哪些相同和不同呢？

嫦娥四號任務(wù)實(shí)際上是“兩器一星”，包括了著陸器、巡視器和“鵲橋”中繼星，其中先期發(fā)射的中繼星就是為了實(shí)現(xiàn)對地、對月的中繼通信，而巡視器更多地被人們稱為“月球車”。研究人員介紹，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)作了一些調(diào)整，分別取消、繼承和新研制了多臺載荷。

取消：月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、極紫外相機(jī)

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(shí)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)。據(jù)了解，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(jī)，實(shí)現(xiàn)了首次在月球上對地球的大視野定點(diǎn)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三個明顯的凸起結(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(jī)也取消了。”研究人員說。

繼承：五臺載荷

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

其中，降落相機(jī)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(jī)和地形地貌相機(jī)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)研究人員介紹，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)家提出了這一區(qū)域火山作用歷史的新理論模型。

此外，紅外光成像譜儀搭載在月球車上，主要獲取礦物和化學(xué)元素?cái)?shù)據(jù)。

“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。”研究人員表示。

新研制：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。

研究人員介紹，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：搭載三臺載荷

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。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，則對解決太陽風(fēng)與月表相互作用機(jī)制、月表逃逸層的形成和維持機(jī)制等關(guān)鍵科學(xué)問題有著重要意義。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)。