月球的背面有什麼中國嫦娥探月工程

月球的背面有什麼?

  這個問題得交給嫦娥四號,它是世界上第一個在月球背面著陸的登陸器,美國和蘇聯都還沒去過。嫦娥四號登陸器攜帶著玉兔二號探測車,帶我們了解從地球上永遠看不到的月球背面。
中國的探月工程叫做「嫦娥工程」,從2007年發射嫦娥一號開始,到2020年發射嫦娥五號。嫦娥五號是繼美、蘇之後全世界第三個有能力到月球採樣的國家,也是44年以來第一個到月球「挖土」的國家,它取回月球表面岩石,大約兩公斤。不過說到載人登陸月球,美國目前還是第一也是唯一。 

嫦娥一號到五號概況介紹
玉兔二號探測車(左) 和嫦娥四號登陸器(右)

  嫦娥四號在2019年1月3號降落在月球背面,玉兔二號探測車從登陸器上方分離,開始了它的探索旅程。登陸器著陸於直徑180公里的馮·卡門(Von Kármán)隕石坑內。
該隕石坑位於月球背面直徑達2600公里的南極-艾特肯盆地(South Pole-Aitken basin),這個盆地是人類已知太陽系內最大的隕石坑之一,大約佔了月球表面積的四分之一。


月球背面的南極-艾特肯盆地(藍紫色區域),直徑2600公里,高低落差達16公里,佔月球表面積四分之一

為什麼要降落在這裡?

  因為科學家對這樣古老又龐大的撞擊坑感到興趣,他們想知道撞擊坑的年代和構成。這個答案可以幫助我們解答地球和月球曾經歷過的撞擊,知道有多少天體在地球年輕時曾撞擊地球,又是在什麼時候。讓我們明瞭這段歷史後或許對生命的起源會有新的認識。

為什麼美、蘇沒有人來過這裡?

  因為月球永遠以同一個面面對地球,所以它的背面是一個通訊死角。當年阿波羅太空人飛到月球背面時,也完全無法與地球通訊。中國為了解決通訊問題,在2018年5月先發射了一個名叫「鵲橋」的通訊衛星到地月的L2拉格朗日點,它是比月球更遠的重力平衡點。透過「鵲橋」中繼之後就可以正常通訊。


嫦娥五號任務經過

  嫦娥五號除了軟著陸,還比嫦娥四號多出採樣、返回地球兩部分。它在2020年11月24日從海南文昌發射,12月17日從內蒙四子王旗(呼和浩特市北方)返回地球。本來預計取回兩公斤的月壤,實際取回1731公克。美國阿波羅計畫總共取回381700克;蘇聯月球計畫取回了301克。

嫦娥五號探測器的四部份

取這兩公斤的岩石有什麼難的?

  為了取這兩公斤的岩石,需要作出技術上的重大突破。嫦娥四號著陸器加探測車兩件組,3780公斤,但嫦娥五號需要上升器、著陸器、返回器和軌道器四件組,直接來到了8200公斤。更重的酬載需要更強的火箭,嫦娥四號那時的長征三號乙火箭不夠力了,所以搭配上了長征五號火箭。長征五號火箭原本預計在2017年發射,卻因發展進度延遲拖到了2020年。
  四件組到了月球軌道以後,著陸器、上升器登陸月球採樣,鑽孔超過兩公尺深取岩芯;用鏟子取表面土壤。返回器和軌道器同一時間則飛行待命。取樣完後,著陸器不要了。上升器帶著樣品起飛,準備交會對接。對接後,上升器把樣品轉移到軌道器和返回器,上升器也功成身退。最後返回器和軌道器從月球上空飛回地球上空。

嫦娥五號登陸的是月球正面風暴洋北部的呂姆克山(Mons Rümker)一帶

  呂姆克山周圍有著非常年輕的月海玄武岩覆蓋,因此嫦娥五號可能採集到形成於10~20億年前的年輕樣品。而阿波羅任務的較古老,在42~32億年前。雖然阿波羅任務取回380多公斤,但大多集中在月球正面中低緯度區域,要完整建立月球45億年的歷史,還是比較侷限一點。中國的新樣品將填補月球地質定年和年代劃分上最大的一塊空白。

探月工程數據發布與信息服務系統

  這個網站目前可以看到嫦娥一號到四號搭載儀器所蒐集到的各種資料,包括地形地貌相機、降落相機、全景相機、粒子激發X射線譜儀、測月雷達、低頻射電頻譜儀和紅外成像光譜儀等的資料。但由於每個檔案都數GB起跳,因此網頁速度有點慢。嫦娥五號取回來的樣品圖片、數據稍後也會在這個網站公布。

月球與行星多媒體資料庫

  中國的嫦娥計畫以超高CP值去發展太空事業,舉例來說,嫦娥一號預算14億人民幣,在當年修北京地鐵一公里就要7億人民幣,所以中國只用兩公里地鐵錢就上太空。嫦娥四號也只花了一公里的地鐵錢。全部五次任務,五次成功,只花了阿波羅任務的零頭。期待將來月壤數據的發布,讓我們了解年輕時的月球,認識地月系統,甚至認識整個太陽系的過去,因為我們會拿月球史外推到其他類地行星。請準備好,嫦娥六號到八號也已經蓄勢待發。

參考資料:

  1. China set to retrieve first Moon rocks in 40 years
    https://www.nature.com/articles/d41586-020-03064-z
  1. Chang’e 5’s reentry capsule lands with moon samples
    http://www.cnsa.gov.cn/english/n6465652/n6465653/c6810898/content.html
  1. Chang’e-4: Chinese rover ‘confirms’ Moon crater theory
    https://www.bbc.com/news/science-environment-48285503
  1. China just landed on the far side of the moon: What comes next?
    https://www.nationalgeographic.com/science/2019/01/china-change-4-historic-landing-moon-far-side-explained/
  1. South Pole — Aitken Basin
    https://www.nasa.gov/mission_pages/LRO/multimedia/lroimages/lola-20100409-aitken.html
  1. 姍姍來遲–嫦娥五號這位“美人”開始她的“步月旅程”了!
    https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4NzIyNDYxMQ==&mid=2649892594&idx=1&sn=4308919f02fd6fdea579ca6410cd43b7&chksm=883a3ebebf4db7a8e30995f1f1df9289a14ab279e3838708d8c67651f30a8a635898c0d3c2e1#rd
  1. Zhihu – Chang’e 5
    https://www.zhihu.com/topic/20010559/top-answers
  1. China’s Lunar Exploration Program, CLEP
    http://moon.bao.ac.cn/index_en.jsp

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