史上第一次!人類探測器在「月球背面」軟著陸 中國「嫦娥四號」達陣!

2019年01月03日 12:50 風傳媒
2019年1月3日,在北京航天飛行控制中心拍攝的「嫦娥四號」降落過程(AP)。

2019年1月3日,在北京航天飛行控制中心拍攝的「嫦娥四號」降落過程(AP)。

經過約38萬公里、26天的漫長飛行,由中國航天局打造的探測器「嫦娥四號」,台灣時間3日10時26分,嫦娥四號探測器自主著陸在月球背面「南極─艾肯盆地」內的「馮卡門撞擊坑」,寫下人類探測器首次在月球背面「軟著陸」的歷史紀錄。由於月球自轉與公轉的周期相同,人們只能看到月球的正面。直到1959年蘇聯的「月球三號」探測器才傳回第一張模糊的月球背面照片。

嫦娥四號任務新聞發言人于國斌說:「月球背面是一片難得的寧靜之地,屏蔽了來自地球的無線電信號干擾。這次探測可以填補射電天文領域在低頻觀測段的空白,將為研究恆星起源和星雲演化提供重要資料。」11時40分,嫦娥四號著陸器獲取了月背影像圖並傳回地面。這是人類探測器在月球背面拍攝的第一張照片。

2019年1月3日,嫦娥四號著陸器監視相機C拍攝的著陸點南側月球背面圖像,巡視器將朝此方向駛向月球表面。(AP)
2019年1月3日,嫦娥四號著陸器監視相機C拍攝的著陸點南側月球背面圖像,巡視器將朝此方向駛向月球表面。(AP)

嫦娥四號著陸區地形起伏達6000公尺,是太陽系中最大的撞擊坑之一,對研究月球和太陽系早期歷史具有重要價值。嫦娥四號著陸後,透過「鵲橋」中繼衛星,進行太陽翼(太陽能電池板)和定向天線展開等多項工作,建立定向天線高碼速率鏈路,實現了月背和地面穩定通信。

2018年12月8日,中國「嫦娥四號」月球探測器在西昌衛星發射中心發射成功。(AP)
2018年12月8日,中國「嫦娥四號」月球探測器在西昌衛星發射中心發射成功。(AP)

解決無線電中斷問題 研究團隊打造「鵲橋」中繼衛星

嫦娥四號去年12月8日從中國西昌衛星發射中心發射升空,任務是研究與探測月球背面(far side of the Moon)的形貌、礦物組成及月球表層結構、中子輻射劑量、中性原子等月球環境。中國媒體也透露,嫦娥四號上還攜帶一個裝滿種子和昆蟲的鋁合金容器,希望能在月球背面進行科學實驗,嘗試創造一個簡單的生態系統。

月球背面又稱為「暗面」(dark side of the Moon),由於受到潮汐鎖定(tidal locking)的影響,月球自轉1圈的時間,相當於繞行地球公轉的時間,導致月球只有1面固定面向地球,而背對的那面就被視為月球背面。蘇聯「月球3號」(Luna 3)1959年完成首次繞行月球創舉,拍攝到月球背面景象。

由於太空船航行至月球背面時,與地球通訊的無線電會暫時中斷,為了完成嫦娥四號登陸月球背面任務,中國今年5月21日在四川省西昌衛星發射中心,由長征四號丙運載火箭發射鵲橋號中繼衛星,成為世上首枚在暈輪軌道(Halo)上運行的人造衛星。鵲橋號中繼衛星搭載傘狀天線,展開後直徑達5公尺,寫下史上探測器攜帶最大口徑通訊天線的紀錄。

嫦娥四號的預定登陸點是月球背面南極─艾肯盆地(South Pole–Aitken basin)的馮卡門撞擊坑(Von Kármán crater),一個直徑180公里的巨大隕石坑。月球正面與背面的化學組成物質截然不同,正面被「海」(mare)或熔岩流(lava flow)覆蓋,且正面大部分的古老表面都有熔岩流,但人類對背面的型態幾乎一無所知,推測背面的古老表面可能數百萬年來,一直承受太陽風及太陽曝曬。

搭載馬鈴薯種子及蠶卵 中國科學家希望在月球背面打造迷你生態園

根據《新華社》《英國廣播公司》(BBC)報導,負責計畫的科學家張元勛和劉漢龍透露,嫦娥四號上還搭載著一個重約3公斤的鋁合金容器,容器中裝有將把馬鈴薯、擬南芥種子和蠶卵送到月球表面。這些卵將孵化成能產生二氧化碳的蠶,而馬鈴薯和擬南芥種子則通過光合作用釋放氧氣。科學家希望能在月球上建立一個「迷你月球生態園」。

探測器預計登陸的南極艾肯盆地是月球上最大的撞擊盆地,也是太陽系中最大的撞擊盆地之一。近年來科學家發現開地區含有大量的水冰,研判是因為隕石和小行星撞擊後留下的結果,由於該區域被永久遮蔽,在沒有陽光直射的情況下,這些隕石坑內的水冰並沒有受到升華和化學分解的影響。科學家認為,這些水冰未來不僅可以供作飲用水,還可以分解成火箭發動機的燃料,建立太空經濟的第一步。

野心勃勃的太空任務 中國2030年世界航太強國計畫

中國的太空研究計畫較晚起步,美國阿波羅11號在1969年7月16日首度將人類送上月球,中國則是在1970年才發射第一顆自製人造衛星。但此後中國頭路大量資金和資源進行太空研究及人才培訓。

2007年,中國成功發射火箭,在距離月球表面2000公里的高度繞月飛行,進行月球全球探測。2013年則成功發射月球著陸器,降落到月球表面,並派出月球探勘車,在著陸區進行探測,並透過天文望遠鏡,從月亮上觀測星空。

中國國家航天局副局長吳艷華也在2017年透露,中國希望在2020年發射第一個火星探測器,預計在2030年成為世界三大航太強國。美國科羅拉多州科羅拉多斯普陵太空基金會(Colorado Springs Space Foundation Discovery Center)指出,中國的航太預算每年約為80億美元,僅次於美國。

此次登月嫦娥四號只是中國大型月球探勘計畫之一,第一和第二次嫦娥一號任務,目的是從軌道上收集數據,第三和第四次任務是為地面作業而建。2019年則計畫發射嫦娥五號和六號月球探測器,目標是採集月球岩石和土壤運送到地球上的實驗室。

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