“嫦娥”連地月，千里共嬋娟 ——我國探月工程取得的科學(xué)成果

“明月幾時有，把酒問青天，不知天上宮闕，今夕是何年?！弊怨乓詠恚覈嗣窬蛯υ铝劣兄毺囟羁痰那楦?，留下數(shù)不盡的名篇佳作。當(dāng)人們抬頭望月，會沉醉于它寧靜安謐的美好，會牽動對故鄉(xiāng)親友的思念，會勾動心頭寂寥失意的悲傷，會觸發(fā)對宇宙人生的感悟，月亮在中國文化里鐫刻了珍貴的傳承。隨著嫦娥工程的開展，人們開始無限期待和熱烈討論，我們什么時候可以登上月球，去探一探廣寒宮，瞧一瞧月桂樹？

“嫦娥工程”是中國探月工程的“別名”，是繼人造衛(wèi)星和載人航天后，中國航天活動的第三個里程碑，也是中國航天事業(yè)從近地向深空拓展的起點。按照“繞、落、回”三步走戰(zhàn)略實施：嫦娥一號、二號衛(wèi)星環(huán)繞月球運行，對月球進(jìn)行全球性、整體性和綜合性探測；嫦娥三號、四號探測器分別在月球虹灣區(qū)和月背南極-艾特肯盆地軟著陸，試驗軟著陸和月球車技術(shù)，在著陸區(qū)開展實地探測和月基天文觀測；嫦娥五號實現(xiàn)在月球表面的勘察采樣，并將樣品送回地球。嫦娥工程五戰(zhàn)五捷，取得了豐富的科學(xué)成果，是我國在建設(shè)科技強國和航天強國道路上邁出的關(guān)鍵步伐。

嫦娥一號的科學(xué)成果

嫦娥一號實現(xiàn)首次月球探測，主要取得四方面科學(xué)成果。

一是獲取了全月球表面三維立體影像，這在世界上也是首次。在此之前，其他探月國家主要繪制了月球平面圖，三維立體圖比較少，而且高緯度地區(qū)很難拍攝。嫦娥一號搭載CCD立體相機和激光高度計，繪制了月球立體地圖，科學(xué)家們可以精細(xì)劃分月球表面基本構(gòu)造和地貌單元，為深入了解月球和著陸選址提供了依據(jù)。

二是探明月球重要元素和礦產(chǎn)資源的分布情況。嫦娥一號探查了鐵、鈦、鈾、鉀、硅、鋁、稀土等14種重要元素的地理分布，為月球礦產(chǎn)資源開發(fā)和月球基地建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

三是探測月壤厚度。月球沒有大氣層，在太陽風(fēng)的吹拂下，月壤中蘊含大量氦-3，這是一種地球上極少、安全又清潔的核聚變?nèi)剂稀ｆ隙鹨惶柪梦⒉ㄝ椛浼夹g(shù)，進(jìn)行了全世界第一次月壤厚度探測，估算出它的儲量要超過100萬噸，可滿足地球1萬年的能源需求。

四是探測地月空間環(huán)境。月球距離地球38萬公里，處于地球磁場空間的遠(yuǎn)磁尾區(qū)域，嫦娥一號對太陽宇宙線高能粒子和太陽風(fēng)等離子體進(jìn)行了探測，對深入認(rèn)識地球和近月空間的空間物理現(xiàn)象和影響具有重要意義。

嫦娥二號的科學(xué)成果

嫦娥二號承前繼后，既延續(xù)了對月球的全面探測，技術(shù)更先進(jìn)，精度更高，也為后續(xù)探月和著陸任務(wù)打下堅實基礎(chǔ)，取得多個方面的科學(xué)成果。

首先是獲取了更高分辨率的月球表面三維立體影像。嫦娥一號是120米分辨率，嫦娥二號是7米，并在影像質(zhì)量、數(shù)據(jù)一致性等方面達(dá)到了世界最高水平。

其次是為嫦娥三號軟著陸任務(wù)做資料和技術(shù)儲備。軟著陸需要著陸點的高精度影像圖，為此，嫦娥二號進(jìn)入一條橢圓軌道，利用每一次繞月周期掠過虹灣地區(qū)上空的61秒時間，在15公里高度近距離拍攝月面影像。此外，還對嫦娥三號主發(fā)動機著陸工作策略進(jìn)行了部分驗證。

在月球綜合探測和地月、近月空間環(huán)境探測方面，嫦娥二號在國際上首次使用溴化鑭晶體探測月球表面元素分布，首次用X射線覆蓋全月球，并對太陽X射線爆發(fā)和宇宙γ爆等進(jìn)行觀測。

在完成所有既定任務(wù)后，嫦娥二號開啟了更加壯闊的征程。它從月球軌道出發(fā)，飛往150萬公里外的日-地拉格朗日L2點，進(jìn)行為期10個月的科學(xué)探測任務(wù)，之后繼續(xù)深入星空，與距地700萬公里的4179圖塔蒂斯小行星近距離交會，拍攝了高分辨率光學(xué)圖像，成為我國首個飛入行星際的探測器。

嫦娥三號的科學(xué)成果

嫦娥三號任務(wù)使我國成為世界上第三個實現(xiàn)月球軟著陸的國家，探測器和月球車“測月、觀地、巡天”，取得了豐碩的科學(xué)成果。

測月是指實地探測月球表面的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造和資源分布。在著陸點區(qū)域，嫦娥三號利用測月雷達(dá)對月球淺層結(jié)構(gòu)和月壤厚度進(jìn)行了探測，繪制了首幅月球地質(zhì)剖面圖，發(fā)現(xiàn)了新的玄武巖類型。科學(xué)家們根據(jù)著陸區(qū)月壤的化學(xué)和礦物組成、月壤厚度和玄武巖深度，判斷這一地區(qū)在25億年前仍有火山噴發(fā)，對月球晚期巖漿活動和地質(zhì)演化過程提出了新的見解。

觀地是指嫦娥三號對地球空間等離子體層的探測。地球等離子體層是地球磁層中一個圓環(huán)狀區(qū)域，充滿被地球磁力線束縛的溫度較低且致密的離子。嫦娥三號通過長期定點觀測，獲取了三維圖像，發(fā)現(xiàn)了等離子體層的雙卵型結(jié)構(gòu)，展示了地球空間環(huán)境受太陽活動和地磁場活動的影響狀況。

月球自轉(zhuǎn)緩慢，沒有大氣層，電離層也稀薄，是天文觀測的理想場所。嫦娥三號擔(dān)當(dāng)了月球上的天文望遠(yuǎn)鏡，對多個天區(qū)進(jìn)行近紫外巡天觀測，對8顆掩食雙星和天琴座RR變星開展長時標(biāo)光變監(jiān)測，為檢驗雙星理論模型提供了依據(jù)；對月球外逸層水含量進(jìn)行高精度探測，糾正了此前哈勃望遠(yuǎn)鏡探測到月球上存在大量水分子的錯誤結(jié)論。

嫦娥四號的科學(xué)成果

嫦娥四號是中國航天創(chuàng)造的人類探月新紀(jì)錄。它實現(xiàn)了人類探測器首次在月球背面軟著陸和巡視勘察，首次月背與地面站通過中繼衛(wèi)星通信，以及首次在月背開展低頻射電天文觀測。

新紀(jì)錄帶來新成果，嫦娥四號更新了人們對月背地形地貌、物質(zhì)組成、早期撞擊歷史、巖漿噴發(fā)歷史、月壤形成機制和太空風(fēng)化特性等方面的認(rèn)知。

嫦娥四號在實地探測首次了解到月球深部物質(zhì)組成，揭示了南極艾特肯盆地復(fù)雜的撞擊歷史，獲取了巡視路徑下約400米的地質(zhì)分層結(jié)構(gòu)，為月球背面地質(zhì)演化研究帶來新的認(rèn)識。

嫦娥四號探測了月面中子、輻射劑量和中性原子，探測成果為開展太陽風(fēng)與月表微觀相互作用的研究提供了重要支撐；促進(jìn)對月表輻射風(fēng)險的認(rèn)知，發(fā)現(xiàn)月球表面環(huán)境對宇航員的輻射劑量是地球上的200倍，為未來航天員登月的輻射危害研究和防護(hù)設(shè)計提供依據(jù)。

此外，利用月球背面電磁環(huán)境干凈的優(yōu)勢，嫦娥四號開展了低頻射電天文觀測，獲取大量數(shù)據(jù)，填補人類在這一領(lǐng)域的空白，在研究太陽低頻射電特征和月表低頻射電環(huán)境方面具有重大意義。

嫦娥五號的科學(xué)成果

嫦娥五號實現(xiàn)了44年后人類在月球的采樣返回，它是我國迄今最復(fù)雜、實施難度最大的航天任務(wù)，也是我國最高航天技術(shù)水平的結(jié)晶。除了在月面采樣、月面起飛、月球軌道交會對接、高速再入返回等一系列核心關(guān)鍵技術(shù)的突破，科學(xué)家們在對月球樣品的研究過程中，不斷產(chǎn)生新的成果，實現(xiàn)在月球演化、月球表面太陽風(fēng)化等重要科學(xué)問題方面的新進(jìn)展。

研究發(fā)現(xiàn)，嫦娥五號著陸區(qū)的玄武巖形成于20.30±0.04億年，比美國和蘇聯(lián)采集到的樣品更年輕，證明月球在20億年前還有火山活動。這把以往認(rèn)為的月球巖漿活動停止時間又推后了8億年。同時，對這一地區(qū)的巖石化學(xué)和巖漿水含量的調(diào)查也揭示了月球晚期巖漿活動過程。

由于缺乏大氣層保護(hù)，月球表面受到微隕石撞擊、太陽風(fēng)和空間輻射等劇烈太空風(fēng)化作用，這塑造了月表物質(zhì)的微觀形貌和晶體結(jié)構(gòu)。月球表面風(fēng)化作用分析對研究行星宜居環(huán)境具有重要價值，在此之前，美國和蘇聯(lián)的采樣都是在月球低緯度地區(qū)，對于揭示幾類空間風(fēng)化作用的機理還不夠清晰，嫦娥五號采樣在高緯度地區(qū)，為空間風(fēng)化研究提供了獨特視角。

隨著研究的繼續(xù)深入，嫦娥五號會帶來更多重要認(rèn)知，讓我們期待吧。