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月球背面将首次迎来地球访客!嫦娥4号成功发射,中国人将“种族天赋”带上

时间: 2018年12月10日 | 作者: admin | 来源: 环球注册新宝GGScientificAmerican
北京时间12月8日凌晨2时23分,在西昌卫星发射中心,嫦娥4号搭乘长征三号乙改进型运载火箭发射升空。飞行器将携带着陆器和月球车一同进入月球轨道,如果一切顺利,嫦娥4号将在明年

400多年前,伽利略用望远镜第一次观测到月球表面的高地和环形山。但在地球引力的作用下,月球绕地球公转与自转的周期一致,这使得月球总是以同一侧面对我们,而超过40%的月球表面始终隐藏在我们的视线之外。对人类而言,月球的背面是如此神秘莫测,甚至“月球背面有生命”这类流言也一度兴起。


直到1959年,前苏联的月球3号探测器拍下了首张月球背面的照片。这时人们才相信,它的背面是比正面更加崎岖不平、布满了陨石坑与沟壑、峡谷的地貌。随后,随着更多探测器的光临,我们得到的月球背面照片也愈加清晰,嫦娥2号甚至拍下了分辨率达7米的影像图,这也是目前清晰度最高的照片。但时至今日,没有任何一枚探测器能登陆月球背面开展直接考察。其中一个障碍在于,月球背面的探测器无法和地球直接建立无线电通信。

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月球3号拍摄的首张月球背面图片


为了解决这个难题,中国国家航天局在今年5月向拉格朗日L2点率先发射了“鹊桥”月球中继卫星,它将成为探测器与地球间的通信中转站。此外,“鹊桥”装载的无线电接收机会在月球环境中接收宇宙中的低频信号,让我们了解大爆炸发生几亿年后的宇宙,探索宇宙最初的黑暗年代。(更多阅读:不仅是信号中继星:“鹊桥”号将寻找宇宙黑暗时代的信号



着陆地点


目前,嫦娥4号的具体着陆地点尚未公开。据参与该项目的科研人员透露,其最可能的着陆位置,是月球南极艾特肯盆地中直径186千米的冯·卡门(Von Kármán)陨石坑。艾特肯盆地是太阳系中已知最大的撞击结构,也是月球上最古老的撞击坑,但其具体形成年代尚无定论。


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艾特肯盆地在图片下方的暗色区域


在香港理工大学的地理信息学家吴波看来,破解艾特肯盆地的秘密具有重要意义:“这是回答月球早期几个重要历史问题的关键所在,比如月球的内部结构和热力演化。”吴波参与了此处地形地貌的测绘工作。


嫦娥4号的月球车将对着陆点周围的区域进行测绘。同时它还将使用探地雷达探测地下岩层的厚度和形状,并用近红外光谱仪测量地表矿物成分,这将有助于地质学家了解月球早期演化过程。



温室研究


由于嫦娥4号的着陆器和月球车在设计之初是嫦娥3号的后备设备,因此其携带的大部分仪器都是早期任务相关的。不过,我们看到嫦娥4号同样携带了一些非常独特的实验设备。


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嫦娥4号月球车外观图


其中一项实验,就是测试植物在低重力月球环境中的生长情况。研究者将观察土豆和拟南芥种子在月球上封闭、气候可控的环境中能否发芽并完成光合作用。


为了这次史上首次月球上的种菜实验,研究团队为嫦娥4号设计了一个月球微型生态圈:通过维持温度、湿度的相对稳定,并导入月球表面的自然光线,打造适宜植物生长的温室。


佛罗里达大学园艺学家Anna-Lisa Paul说:“如果人类想定居月球或火星,则必须要温室设施的支持,我们需要生活在一个类似生物圈的地方。”


这次实验,也是对此前国际空间站研究的一次验证。此前国际空间站中的植物生长实验发现,在低于地球重力的环境中,土豆和拟南芥等植物可以在受控生态系统下正常生长;但如果重力低到月球表面的水平,就无法正常生长了。在月球表面的实验,将为在月球上种菜的可行性提供最直接的评估意见。



射电天文学


月球背面与地球“隔绝”的特性,使其成为一系列射电天文学实验的绝佳场所。嫦娥4号的着陆器就将携带相关实验设备,为人类探索银河系中人们知之甚少的部分,例如恒星之间的气体、恒星死亡后衍生的磁场。


中国注册新宝GG院研制的无线电光谱仪将收集0.1至40兆赫之间的电磁数据,绘制出低频辐射图。荷兰拉德堡德大学的射电天文学家Heino Falcke表示,从地球上获取这些测量数据是非常困难的,因为低频辐射大多被地球的大气层所阻挡,我们观测低频的视力近乎为零。月球背面有利于低频辐射测量的另一个原因在于,人类活动以及自然界的闪电等现象都会产生无线电干扰,而月球本身为其背面提供了天然的屏蔽层,使得低频射电观测不受其他信号干扰。


Flacke说,天文学家们将利用这些数据更好地理解,濒死恒星如何利用释放的能量来加热恒星之间的气体,这也可能会影响到恒星的形成。


研究团队还计划将月球实验的数据与“鹊桥”号得到的数据结合起来。天文学家也希望通过辐射光谱的研究弄清楚,在星系和恒星形成之前宇宙最初几亿年的样子。这些数据可以帮助他们过滤掉背景噪音,这些噪音可能会掩盖这一时段的信号。如果能找到这些信号,便有可能揭示宇宙中普通物质与暗物质的分布情况。Falcke表示:“这只是第一步而已”。


作为中国探月工程的一部分,嫦娥4号将不仅代表人类首次登陆月球的另一面,还在月球地质学、天文学、植物学等领域开展一系列研究。这些成果也将为接下来的探月项目奠定基础。随后,中国还计划发射携带采样器,并将月球样品带回地球的嫦娥5号、6号。


参考材料:

https://www.scientificamerican.com/article/china-set-to-launch-first-ever-spacecraft-to-the-far-side-of-the-moon/

不仅是信号中继星:“鹊桥”号将寻找宇宙黑暗时代的信号

“嫦娥之父”欧阳自远:嫦娥四号与诡异的月球背面(来源:SELF格致论道讲坛)


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