“美國人登陸月球是閉著眼睛下去的，我們則是睜著眼睛下去的?！?探月工程總設(shè)計(jì)師吳偉仁院士形象地說。

北京時(shí)間 2019 年 1 月 3 日上午 10 點(diǎn) 26分，嫦娥四號(hào)月球探測(cè)器在經(jīng)過 26 天的等待之后，終于著陸在了月球背面南極-艾特肯盆地內(nèi)的馮?卡門撞擊坑內(nèi)，實(shí)現(xiàn)人類探測(cè)器首次在月球背面軟著陸。嫦娥四號(hào)還通過“鵲橋”中繼星傳回了世界第一張近距離拍攝的月背影像圖。這也意味著通過中繼衛(wèi)星，地球正式與月球背面建立了聯(lián)系。

“美國人在探月方面最大的成就是成功建立起月球與地球之間激光通信。現(xiàn)在中國人是要建立起月球背面與地球之間的通信，這是人類首次?！?中科院上海技術(shù)物理研究所王建宇院士在接受第一財(cái)經(jīng)獨(dú)家采訪時(shí)表示。

在嫦娥四號(hào)探測(cè)器上有三大裝備——激光測(cè)距敏感器、激光三維成像敏感器和紅外成像光譜儀，并且?guī)椭隙鹚奶?hào)順利降落在月球背面。王建宇院士團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)這三大設(shè)備的研制。

他還對(duì)記者透露，1月4日月球車將會(huì)打開，里面所安裝的 “紅外眼”——紅外成像光譜儀就將開始兩棲對(duì)拍以及后續(xù)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)探測(cè)。

“自動(dòng)駕駛”助力嫦娥安全落月

“從嫦娥三號(hào)在月球的虹灣實(shí)現(xiàn)軟著陸開始，我們的探測(cè)器就是‘睜著眼睛下去的’?！蓖踅ㄓ钤菏繉?duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示，“這依靠的是探測(cè)器上安裝的激光遙感技術(shù)，這也是目前人類登月過程中使用的最為先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備?！?/span>

王建宇院士介紹，嫦娥四號(hào)探測(cè)器上包括激光測(cè)距敏感器、激光三維成像敏感器和紅外成像光譜儀三大裝備，就像一雙雙睜大的眼睛，望向月球，并且?guī)椭隙鹚奶?hào)順利降落在月球背面。

“激光測(cè)距敏感器和激光三維成像敏感器是落月過程中必不可少的‘眼睛’，是確保探測(cè)器安全著陸最關(guān)鍵、最核心的技術(shù)裝備。”王建宇院士向第一財(cái)經(jīng)記者介紹道，“有了它們，探測(cè)器就能準(zhǔn)確地知道自己每時(shí)每刻距離月球表面的距離，并且清楚地看到著陸區(qū)域的地形地貌，從而尋找到安全的著陸地點(diǎn)?！?/span>

據(jù)介紹，激光測(cè)距敏感器就像是一臺(tái)高性能的“倒車?yán)走_(dá)”，在嫦娥四號(hào)著陸器距離月面15千米高度時(shí)，激光測(cè)距敏感器開始工作，每秒向月面發(fā)射兩次激光脈沖，通過測(cè)量月面回波脈沖信號(hào)與激光發(fā)射脈沖信號(hào)的時(shí)間間隔，獲得嫦娥四號(hào)著陸器相對(duì)于月面的精確距離，測(cè)量精度在0.2米之內(nèi)。

“在著陸器下降到距月面約8000米時(shí)，它的姿態(tài)發(fā)生調(diào)整，激光測(cè)距敏感器也將隨之切換測(cè)距方向，直到完成平穩(wěn)落月?！蓖踅ㄓ罡嬖V第一財(cái)經(jīng)記者，“嫦娥四號(hào)激光測(cè)距敏感器的激光光源、探測(cè)器、高壓電源等核心元部件均為國產(chǎn)自研，并進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的集成化、輕量化程度。”

難度更大的工作在于探測(cè)器在非常接近月球表面時(shí)往哪里著陸比較安全。王建宇院士對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示，過去探測(cè)器著陸都是“閉著眼睛”，720秒的著陸過程被人們稱為“黑暗時(shí)刻”，但是有了中國自主研發(fā)的最新的激光三維成像技術(shù)之后，就解決了嫦娥四號(hào) “落向哪里”的問題，幾百秒的“黑暗時(shí)刻”可以重見光明。

據(jù)介紹，雖然嫦娥四號(hào)的預(yù)定著陸區(qū)艾特肯地區(qū)較為平坦，但表面仍然存在高坡、隕石坑、大石塊等諸多不確定因素，精確避障極為重要，激光三維成像敏感器就能幫助其精確實(shí)現(xiàn)避障。

具體的操作方式是當(dāng)嫦娥四號(hào)到達(dá)距月面100米的懸停位置時(shí)，激光三維成像敏感器開始工作，包括采集月面的三維圖像，精確識(shí)別出高于15厘米的石頭或低于15厘米的坑，確保探測(cè)器降落在安全區(qū)域。

“這些精細(xì)的掃描成像工作，只需短短幾秒就完成了?！蓖踅ㄓ钤菏繉?duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示，“我國在幾個(gè)航天大國中較早地把激光三維成像技術(shù)用于月面著陸，目前應(yīng)用非常成熟?！?/span>

以上兩個(gè)設(shè)備屬于工程設(shè)備，解決了嫦娥“落月”的問題。當(dāng)成功著陸后，未來的科學(xué)實(shí)驗(yàn)探測(cè)才真正開始。為此，王建宇院士團(tuán)隊(duì)還為首次到達(dá)月球背面的月球車裝上了“紅外眼”——一個(gè)重量不到6千克的紅外成像光譜儀，這臺(tái)儀器能夠通過獲取精細(xì)光譜信息，幫助科學(xué)家識(shí)別月壤及月面巖石的成分。有了它，月球車走到哪里，這雙“眼睛”就望向哪片月面。王建宇院士介紹稱，嫦娥四號(hào)紅外成像光譜儀不僅集成最新遙感技術(shù)，還成功實(shí)現(xiàn)輕小型化，綜合性能優(yōu)于歐美同類產(chǎn)品。

往返地月 飛向火星

王建宇院士向第一財(cái)經(jīng)記者介紹道，紅外成像光譜儀將于1月4日開始工作，并進(jìn)行月球表面物質(zhì)樣本的圖片采集?！澳壳版隙鹚奶?hào)發(fā)回什么樣的圖片和探月真正的科學(xué)意義可能還存在矛盾?！蓖踅ㄓ钤菏繉?duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示，“目前傳回的照片只是為了說明‘我到了月球上’，象征意義更大，但是未來要實(shí)現(xiàn)其科學(xué)意義，比如探測(cè)地面的光譜等，還需要很長(zhǎng)時(shí)間的積累?！?/span>

嫦娥四號(hào)的“落月”也標(biāo)志著我國探月工程的第二階段順利完成。未來的三期工程將由嫦娥五號(hào)任務(wù)組成，實(shí)現(xiàn)月面自動(dòng)采樣返回的科學(xué)目標(biāo)，并開展月球樣品的地面分析研究。嫦娥五號(hào)探測(cè)器預(yù)計(jì)將在今年下半年發(fā)射前往月球，并帶回采集的樣本——這將是自1976年以來的首次。

王建宇院士表示，嫦娥五號(hào)在未來發(fā)射后的幾年內(nèi)就將返回地面?！斑@也將實(shí)現(xiàn)人類探測(cè)器首次登陸月球并返回地球的壯舉。”王建宇說道。同時(shí)，中國還在考慮載人登月任務(wù)。

“人類首次在月球背面的著陸固然意義重大，也象征著中國在航天技術(shù)能力方面的提升，下一步我們還將繼續(xù)探索在火星的‘探’與‘落’?！蓖踅ㄓ钤菏繉?duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示，“但是在火星探測(cè)方面，美國的實(shí)力仍然絕對(duì)領(lǐng)先我們，當(dāng)然中國近幾年也在加速趕上?！?/span>

除了登月計(jì)劃，人類對(duì)火星的探索也從未終止。去年5月美國國家航天局NASA向火星發(fā)射了InSight探測(cè)器，在歷時(shí)6個(gè)月的旅行后，InSight探測(cè)器已于去年11月26日在火星著陸，并將于今年3月完成所有儀器的科學(xué)配置，并開始地質(zhì)勘探。

相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在過去50年里，人類發(fā)射的全部著陸器和漫游車只有約40％安全地降落到火星表面，而且在所有嘗試發(fā)射的國際太空機(jī)構(gòu)中，只有NASA的探測(cè)器成功在火星上著陸。

歐洲也在加大對(duì)火星的勘探投入。去年7月26日，《科學(xué)》雜志刊登了一項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)，意大利科學(xué)家通過歐洲航天局的“火星快車” （Mars Express）探測(cè)器的雷達(dá)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)到了在火星南極1500米冰蓋下的大面積液態(tài)湖泊。據(jù)分析，這片湖泊至少有幾米深，直徑約20公里，這一發(fā)現(xiàn)也成為火星探索旅程中的重大突破，不僅為火星的生命搜尋提供關(guān)鍵證據(jù)，還為數(shù)十億年間的火星環(huán)境的轉(zhuǎn)變提供了新的線索。