环球今日报丨“嫦娥”连地月，千里共婵娟 ——我国探月工程取得的科学成果

2022-06-24 05:54:55 来源：科普中国

“明月几时有，把酒问青天，不知天上宫阙，今夕是何年。”自古以来，我国人民就对月亮有着独特而深刻的情感，留下数不尽的名篇佳作。当人们抬头望月，会沉醉于它宁静安谧的美好，会牵动对故乡亲友的思念，会勾动心头寂寥失意的悲伤，会触发对宇宙人生的感悟，月亮在中国文化里镌刻了珍贵的传承。随着嫦娥工程的开展，人们开始无限期待和热烈讨论，我们什么时候可以登上月球，去探一探广寒宫，瞧一瞧月桂树？

“嫦娥工程”是中国探月工程的“别名”，是继人造卫星和载人航天后，中国航天活动的第三个里程碑，也是中国航天事业从近地向深空拓展的起点。按照“绕、落、回”三步走战略实施：嫦娥一号、二号卫星环绕月球运行，对月球进行全球性、整体性和综合性探测；嫦娥三号、四号探测器分别在月球虹湾区和月背南极-艾特肯盆地软着陆，试验软着陆和月球车技术，在着陆区开展实地探测和月基天文观测；嫦娥五号实现在月球表面的勘察采样，并将样品送回地球。嫦娥工程五战五捷，取得了丰富的科学成果，是我国在建设科技强国和航天强国道路上迈出的关键步伐。

(资料图片)

嫦娥一号的科学成果

嫦娥一号实现首次月球探测，主要取得四方面科学成果。

一是获取了全月球表面三维立体影像，这在世界上也是首次。在此之前，其他探月国家主要绘制了月球平面图，三维立体图比较少，而且高纬度地区很难拍摄。嫦娥一号搭载CCD立体相机和激光高度计，绘制了月球立体地图，科学家们可以精细划分月球表面基本构造和地貌单元，为深入了解月球和着陆选址提供了依据。

二是探明月球重要元素和矿产资源的分布情况。嫦娥一号探查了铁、钛、铀、钾、硅、铝、稀土等14种重要元素的地理分布，为月球矿产资源开发和月球基地建设奠定基础。

三是探测月壤厚度。月球没有大气层，在太阳风的吹拂下，月壤中蕴含大量氦-3，这是一种地球上极少、安全又清洁的核聚变燃料。嫦娥一号利用微波辐射技术，进行了全世界第一次月壤厚度探测，估算出它的储量要超过100万吨，可满足地球1万年的能源需求。

四是探测地月空间环境。月球距离地球38万公里，处于地球磁场空间的远磁尾区域，嫦娥一号对太阳宇宙线高能粒子和太阳风等离子体进行了探测，对深入认识地球和近月空间的空间物理现象和影响具有重要意义。

嫦娥二号的科学成果

嫦娥二号承前继后，既延续了对月球的全面探测，技术更先进，精度更高，也为后续探月和着陆任务打下坚实基础，取得多个方面的科学成果。

首先是获取了更高分辨率的月球表面三维立体影像。嫦娥一号是120米分辨率，嫦娥二号是7米，并在影像质量、数据一致性等方面达到了世界最高水平。

其次是为嫦娥三号软着陆任务做资料和技术储备。软着陆需要着陆点的高精度影像图，为此，嫦娥二号进入一条椭圆轨道，利用每一次绕月周期掠过虹湾地区上空的61秒时间，在15公里高度近距离拍摄月面影像。此外，还对嫦娥三号主发动机着陆工作策略进行了部分验证。

在月球综合探测和地月、近月空间环境探测方面，嫦娥二号在国际上首次使用溴化镧晶体探测月球表面元素分布，首次用X射线覆盖全月球，并对太阳X射线爆发和宇宙γ爆等进行观测。

在完成所有既定任务后，嫦娥二号开启了更加壮阔的征程。它从月球轨道出发，飞往150万公里外的日-地拉格朗日L2点，进行为期10个月的科学探测任务，之后继续深入星空，与距地700万公里的4179图塔蒂斯小行星近距离交会，拍摄了高分辨率光学图像，成为我国首个飞入行星际的探测器。

嫦娥三号的科学成果

嫦娥三号任务使我国成为世界上第三个实现月球软着陆的国家，探测器和月球车“测月、观地、巡天”，取得了丰硕的科学成果。

测月是指实地探测月球表面的地形地貌、地质构造和资源分布。在着陆点区域，嫦娥三号利用测月雷达对月球浅层结构和月壤厚度进行了探测，绘制了首幅月球地质剖面图，发现了新的玄武岩类型。科学家们根据着陆区月壤的化学和矿物组成、月壤厚度和玄武岩深度，判断这一地区在25亿年前仍有火山喷发，对月球晚期岩浆活动和地质演化过程提出了新的见解。

观地是指嫦娥三号对地球空间等离子体层的探测。地球等离子体层是地球磁层中一个圆环状区域，充满被地球磁力线束缚的温度较低且致密的离子。嫦娥三号通过长期定点观测，获取了三维图像，发现了等离子体层的双卵型结构，展示了地球空间环境受太阳活动和地磁场活动的影响状况。

月球自转缓慢，没有大气层，电离层也稀薄，是天文观测的理想场所。嫦娥三号担当了月球上的天文望远镜，对多个天区进行近紫外巡天观测，对8颗掩食双星和天琴座RR变星开展长时标光变监测，为检验双星理论模型提供了依据；对月球外逸层水含量进行高精度探测，纠正了此前哈勃望远镜探测到月球上存在大量水分子的错误结论。

嫦娥四号的科学成果

嫦娥四号是中国航天创造的人类探月新纪录。它实现了人类探测器首次在月球背面软着陆和巡视勘察，首次月背与地面站通过中继卫星通信，以及首次在月背开展低频射电天文观测。

新纪录带来新成果，嫦娥四号更新了人们对月背地形地貌、物质组成、早期撞击历史、岩浆喷发历史、月壤形成机制和太空风化特性等方面的认知。

嫦娥四号在实地探测首次了解到月球深部物质组成，揭示了南极艾特肯盆地复杂的撞击历史，获取了巡视路径下约400米的地质分层结构，为月球背面地质演化研究带来新的认识。

嫦娥四号探测了月面中子、辐射剂量和中性原子，探测成果为开展太阳风与月表微观相互作用的研究提供了重要支撑；促进对月表辐射风险的认知，发现月球表面环境对宇航员的辐射剂量是地球上的200倍，为未来航天员登月的辐射危害研究和防护设计提供依据。

此外，利用月球背面电磁环境干净的优势，嫦娥四号开展了低频射电天文观测，获取大量数据，填补人类在这一领域的空白，在研究太阳低频射电特征和月表低频射电环境方面具有重大意义。

嫦娥五号的科学成果

嫦娥五号实现了44年后人类在月球的采样返回，它是我国迄今最复杂、实施难度最大的航天任务，也是我国最高航天技术水平的结晶。除了在月面采样、月面起飞、月球轨道交会对接、高速再入返回等一系列核心关键技术的突破，科学家们在对月球样品的研究过程中，不断产生新的成果，实现在月球演化、月球表面太阳风化等重要科学问题方面的新进展。

研究发现，嫦娥五号着陆区的玄武岩形成于20.30±0.04亿年，比美国和苏联采集到的样品更年轻，证明月球在20亿年前还有火山活动。这把以往认为的月球岩浆活动停止时间又推后了8亿年。同时，对这一地区的岩石化学和岩浆水含量的调查也揭示了月球晚期岩浆活动过程。

由于缺乏大气层保护，月球表面受到微陨石撞击、太阳风和空间辐射等剧烈太空风化作用，这塑造了月表物质的微观形貌和晶体结构。月球表面风化作用分析对研究行星宜居环境具有重要价值，在此之前，美国和苏联的采样都是在月球低纬度地区，对于揭示几类空间风化作用的机理还不够清晰，嫦娥五号采样在高纬度地区，为空间风化研究提供了独特视角。

随着研究的继续深入，嫦娥五号会带来更多重要认知，让我们期待吧。

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