时间：2022-12-21 06:13:01
昨晚人们熟睡时，月亮背面度过了一个“不眠之夜”。
1月3日晚，嫦娥四号着陆器与巡视器顺利分离，22时22分，玉兔二号巡视器抵达月球表面，“踏上”了人类探测器在月球表面的“第一脚”。
玉兔二号，等等？
是的，今晚早些时候，嫦娥四号任务月球车全球征名活动曝光，月球车被命名为“玉兔二号”。
嫦娥四号着陆器监控摄像头c拍摄的“玉兔二号”巡视器走上个月的图像照片，由国家航天局提供照片。 ) )
据新华社报道，2019年1月3日10时26分，嫦娥四号探测器主动降落在月球背面南极-艾特肯盆地内的冯卡门撞击坑，实现了人类探测器首次在月球背面软着陆。
来自国家航天局的信息显示，嫦娥四号成功登月，在国际上首次实现了月球背面软着陆和巡视探测，首次实现了月球拉格朗日L2点中继通信和探测，首次实现了低频射电天文观测和研究。
图为嫦娥四号巡视器月球车车轮，来源：国家航天局
玉兔二号踏上了月球背面的全过程
1月3日，嫦娥四号探测器成功升空，科技人员按计划开展着陆器与巡视器分离各项准备工作，对“鹊桥”中继星状态、着陆点环境参数、设备状态、太阳入射角度等两器分离实施条件进行了最终验收。
1月3日15时7分，科技人员在北京航天控制中心通过“鹊桥”中继星向嫦娥四号探测器发出指令，两架飞行器开始分离。
北京航天控制中心飞控大厅屏幕显示，嫦娥四号着陆器矗立在月球表面，太阳翼展开。
巡视器站在着陆器的上部，展开太阳的翅膀，伸出桅杆。
之后，巡视器开始向转移机构缓慢移动。
转移机构正常解锁，着陆器与月球表面之间立斜梯，巡视器沿斜梯缓缓驶向月球表面。
1月3日22时22分，巡视机登上月球表面。
图为嫦娥四号月球车外观设计布局，来源：国家国防科工局探月与航天工程中心
这对中国的月球探测，乃至整个人类的月球探测，究竟有多大的意义？ 本文的十大看点是你的全方位解读。
看点一：为什么选择探测月球背后？
地球上每天都有无数人仰望月亮，对着它发出各种各样的感慨。 但从他们第一次赏月到现在，除了月球“形状”(月相)的变化外，月球表面的“图案”其实并没有改变，只有少数人意识到，人类远祖古猿看到的月亮也和今天的人没有什么不同。
动态图：美国宇航局深空气象探测卫星在150万公里外的日地拉格朗日点“定点”观察到的月亮掠过地球，明确了月亮只是面向地球。 (图( NASA ) ) ) ) ) )。
道理很简单：
经过亿万年的努力，巨大的地球将月球牢牢地实现了潮汐锁定，使地球周围的公转周期完全等于自己的旋转周期，使得地球只能看到当初朝向地球固定的一面。 由于月球天平的运动和视差现象的影响，我们可以瞥见背面的一小部分，但背面的大部分还看不到。 我们称之为“月亮的背面”，在一些文艺作品中也被艺术地称为“月亮的阴暗面”。 必须注意的是，月亮的背面也被太阳照射，并不是“暗”，只是人类看不见。
看点二：“我选择在月球背后着陆，不是因为它简单，而是因为更难。”
人类登月乃至人类航天的巅峰是著名的阿波罗登月计划，它留下了历史上的三句名言。
肯尼迪总统说：“我们将在本十年结束前，把宇航员送上月球，安全送回。” “我们选择去月球，不是因为它容易，而是因为它很难”。
经过无数宇航员的努力，终于在1969年7月20日，阿姆斯特朗说出了最有名的话。 “这是我的一小步，但也是全人类的一大步”。
到中国嫦娥三号时，人类已经在月球正面有20个着陆器，背面是0。 (图片来源：维基百科)。
但是所有的阿波罗载人任务，甚至苏联和美国的其他无人登月任务都集中在月球正面，在这里人类已经知道了非常多。 目前，顶级科学家不仅可以每天激光准确监测地面月球的距离和表面状况，普通天文爱好者也可以通过望远镜了解月球正面所有的月海、所有的陨石坑。 阿波罗计划中有12名宇航员在月球正面登陆，还带回了382公斤的单体样本。
即使探测正面，在正面着陆，也不会到达背面，一个重要的理由是背面着陆的难易度对正面来说非常难。
由于苏美太空竞赛的进程逐渐转向“成本高昂，但收获有限”，两者相继放弃了月球探测。 也给人类的月球探测留下了巨大的挑战。 谁能在月球背面着陆？ 我们很难，你不去吗？
嫦娥四号回答。 “我选择在月球背后着陆，不是因为它简单，而是因为更难。”
看点三(月球背后探测会给科研界带来什么？
直接重点：
A .月球背面几乎都是陨石坑/陨石坑( 97.5%，比正面多得多) 69%，形成原因和现状只有理论解释，缺乏实地验证。
b .月球背面的南极-艾特肯盆地是太阳系第二大超级陨石坑，1998年美国航天局月球探测者号发现这里存在水冰，接近月球最原始的情况。
C .嫦娥四号实际着陆地点位于该区域中部的冯卡门陨石坑，以钱学森恩师的名字命名。 这里经过强烈的撞击，很可能被熔岩掩埋，各类物质含量丰富，地幔最原始的成分可能保留着月球最深层的秘密；
d .“月球开发氦三能，人类能源需求将达到XX万/亿年”的说法相信很多人已经见过，理论上月球背面的环境容易生成氦三。
e .月球背面有天然的“屏蔽”，没有来自地球的任何辐射干扰。 这意味着有非常完美的安静环境进行天文观测。
f .月球背面的月面表土也很可能与正面有很大不同。
月亮的正面(左)和月亮的背面(右)看起来完全不同(图源： NASA ) )。
以上内容，基本上意味着首个实现月球背面着陆的探测器取得了许多独特的科研成果，将为世界航天和天文界做出巨大的贡献。
看点4 :月亮停了，红绿灯怎么办？
既然月球挡住了背面，就要配置信号中继卫星，为着陆器做准备和全程信号支持。 从上世纪六十年代开始，美国航天局一直提出构想、论证，但从未实践过。 目前，中国已经完成了这个任务。 早在今年5月，“鹊桥号”中继卫星就已成功部署，在距离月球背后6.5万公里的地月拉格朗日二点附近的Halo轨道集群运行。
鹊桥号中继星与地球月的轨道关系(图源：吴伟仁等人) ) ) ) ) ) )。
这是人类历史上第一颗月球信号中继卫星，在地球和月球的背后架起了“鹊桥”。 全程见证嫦娥四号探测过程，并负责嫦娥四号全程通信。
看点5 (着陆区域有多复杂？
月球背面的陨石坑，特别是南极-艾特肯盆地的地形和高程图非常复杂，对配合着陆传感器的各种系统要求很高。 特别是高度的变化速度超过了以往的任何一次着陆，最大落差达到了16.1公里。 冯卡门陨石坑是其核心区域之一，对嫦娥四号来说，相当于翻越崇山峻岭寻找它。
如果把此前探测器登月情况描述为小船轻轻掠过湖面，那么嫦娥四号登月就像在风暴的海面上冲浪一样，难度不可同日而语。
南极-艾特肯盆地地形图的复杂性远远超过了其他地方，图中的标记处冯卡门陨石坑(图的修改来源： Garrick-Bethell and Zuber ) )。
为了成功着陆，释放月球车的探测，克服的难度和意义是显而易见的。
看点6 (为什么4天就到了月球，还迟迟没有着陆？
嫦娥四号最早于12月8日出发，使用了我国目前深空探测的最强火箭长度三乙改型。 3.8吨重它仅于4日14时16分发射、变轨、近月制动、进入工作轨道，是4次主要任务中最短的一次。 但是，还没有到2019年1月3日才进行着陆任务。
为什么需要这么长时间呢？
是为了等待时机。
月亮被潮汐锁住，自转和公转相同，所以它一天是一年，一半是晚上，一半是白天。 改变地球的时间是最近14天轮换的白天和晚上。 进入月球轨道后，嫦娥四号一边测试仪器，一边等待月亮进入白天，毕竟其主要能源是太阳能。
光线照射下形成的阴影，也可以作为着陆时判断地形的重要图像参考。 (图源：美国航天局)
另一方面，由于着陆地点在南极附近，通过这里需要逐渐调整轨道倾斜角，需要时间。 同时，要等待阳光在月球角度达到理想状态，所有地形都有比较清晰的阴影，最大程度地辅助光学设备选择和定位着陆地点。
据网络报道，阿波罗登月的选择时间参考了中国传统的历法——农历。 在某种程度上，这种说法是有道理的。 因为农历和月亮一致，所以月相又说明了月光的样子。 这是登月设备的重要参考。
看点七(嫦娥四号着陆如何“脱位”？
由于着陆难度大幅上升，嫦娥四号的着陆方式也将改变。 由于着陆地独特的地形特点，避障需求远远高于其他着陆任务。
嫦娥三号和四号动力下降过程的比较(图源：李飞等) ) ) ) ) ) ) )。
进入准备阶段后，嫦娥四号轨迹不反向上升，随后几乎进入长距离垂直下降过程，可见在此期间极难完成避障、悬停、精障、缓速着陆的全过程。 如此复杂的“错位”，对自主导航制导与控制的要求极高。
看点8 (嫦娥四号的能量怎么来？
采用太阳能电池板和充电电池的组合是许多月球探测器的基本装备。 白天，月球上太阳能极其丰富，太阳能电池板充电，剩余电能储存，所有系统正常运行。 晚上能量不足，只能冬眠或降低工作强度。 我国嫦娥三号和玉兔号的任务，以及苏联、美国许多无人探测器，都采用了这一方案。
2013年12月2日发射的嫦娥三号和玉兔号月球车，它们的能量主要依赖太阳能电池板(图源：中国航天科技集团) )
为了应对夜晚过低的温度，探测器需要携带放射性同位素钚-238。 其半衰期长达88年，不断释放热量用于保温。 嫦娥三号也是如此。 与此同时，也可以收集其热量进行发电。 这是有名的“核电池”，太阳系的五位使者，即先锋10号、先锋11号、旅行者1号、旅行者2号、新视野号，以此为依托实现了深空之旅。
在嫦娥四号上，中国将首次试验自己的“核电池”技术。 虽然它不是最主要的能源，但这个突破已经很有意义了。
看点9 )反击的后援！
嫦娥四号原本是嫦娥三号的备份版本，但现在科学和工程的目标无疑大大超过了前者。 嫦娥四号动力下降过程中，鹊桥需要配合完成所有动作，星上传感器和核心着陆辅助设备需要全新升级。
具备土豆、家蚕、拟南芥和生命支持系统的月面微生态圈(图源：重庆大学) )。
根据过去的经验，嫦娥四号对月球车进行了一定的改进，以期延长寿命，扩大科研成果。 太阳能板系统也升级为高效的三结砷化镓材料，能源更加强大。 升级嫦娥三号现有的探月雷达等设备。
另外，在科学机器中，为了充分利用月球背后“干净”的天文观测条件，追加了检测中子和放射线量、低频电波和中性原子的一系列设备。 它不仅拥有科学研究，还拥有以科普为主要目标的月球表面微生态圈，其中有几种生物，是人类首次进行月球表面生物实验。
看点十：国际合作大突破
嫦娥探月工程是我国最具标志性的大型科研项目之一，对扩大我国航天国际影响力、直接促进国际合作的意义是我国不可替代的，嫦娥四号任务(本质上鹊桥号中继卫星也是嫦娥四号任务的一部分)是我国
嫦娥四号任务火箭整流罩有很多国际机构，可见这是一项高度国际化的任务(下称“嫦娥四号”)
在科学上，低频电探测器与荷兰合作，月球中子和辐射剂量探测器与德国合作，中性原子探测器与瑞典合作，月球小型光学成像探测器与沙特阿拉伯合作。
任务成功后，嫦娥四号收集的科研数据将对外全部公开，欢迎全球科学家共同研究。 一言以蔽之，嫦娥工程是近年来我国航天在国际上最大的名片，在产生广泛影响的同时，在业内和国际上引起了广泛关注，是我国航天对外开放吸引合作的最佳平台。
因此，眼前的嫦娥四号，不仅是中国的，也是全世界的。 其科学和工程意义，对整个人类来说是一个重大突破。
主要参考文献：
1 .本文中的“吴伟仁等”指来源于该期刊的文章：吴伟仁、王琼、唐玉华等。 嫦娥四号”月球背面软着陆任务设计[J] .深空探测学报，2017，4 (2):111-117 .
2 .本文中的“李飞等人”是来自该期刊的文章：李飞、张焕、吴学英等。 月球背面地形对软着陆探测的影响分析[J] .深空探测学报，2017，4 (2):143-149 .
3 .美国航天局最初提出的完整月球信号中继方案可见文章： Farquhar，W. (1972 ).A halo-orbit lunar station。
4 .南极-艾特肯盆地标高原图为： Potter，R. W. K .G. S. Collins，W. S. Kiefer，P. J. McGovern，and.a.kring(2012 )，cc
部分文本已被修改
