在新年伊始的日子里，当我们大多数人还沉浸在节日的狂欢之中时，太阳系探索中的一个巨大缺口正在被悄悄填补。我们之前曾向太阳系的每一颗行星发射探测器，与彗星近距离接触，在小行星上着陆，并在土星的一颗卫星上着陆。新年当天，美国宇航局的新视野号探测器拍摄了Ultima Thule的照片它是距离太阳65亿公里的柯伊伯带天体。
然而，所有这些事情都发生在我们在离我们最近的天体邻居月球的远端着陆之前。1月3日，中国航天局成功地将“嫦娥四号”任务降落在月球表面，从而宣布了这一壮举。仅仅12小时后，“玉兔2号”月球车就从斜坡上滑下来，首次在月球背面的月球尘埃中留下了轮胎痕迹。伦敦大学伯克贝克分校(Birkbeck University of London)行星科学家伊恩•克劳福德(Ian Crawford)教授表示:“这是太空探索历史上一个极其重要的时刻。”
嫦娥是以中国的月亮女神命名的，玉兔是她的宠物小白兔，人们认为它可以在月球表面看到，就像西方的月亮上的人。嫦娥四号标志着人类在多年的冷漠之后重返月球表面，因为我们一直在努力探索太阳系的其余部分。
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农历新年之后，人们对一切事物的兴趣开始减弱阿波罗计划1972年结束，甚至到1976年，月球表面的机器人任务也失败了。直到2013年12月，作为嫦娥三号任务的一部分，中国的第一辆玉兔月球车在月球近侧着陆，使中国成为继美国和俄罗斯之后第三个成功发射和着陆月球车的国家。
但嫦娥三号任务并非没有困难，着陆后不久，一个技术故障阻碍了月球车的运行。被怀疑的罪魁祸首比最初预想的更频繁地接触到岩石。考虑到这些问题，中国航天局随后的举动是勇敢的。克劳福德说:“令人印象深刻的是，他们的下一次尝试是在月球的远端。”
由于地球的引力，我们只能看到月球的一面，而另一面则永远远离我们。这就是为什么“嫦娥四号”在新月期间着陆，此时我们的那一边是黑暗的，而远端完全被太阳照亮。无论他们降落在月球的哪一边，登月任务都必须经历两周的寒冷黑暗，然后是两周的强烈明亮的白天。
要想更多地了解月球背面的情况，唯一的方法就是把探测器(或人)送到月球背面进行近距离观察。虽然第一张月球背面的照片是在1959年拍摄的，但直到现在，探测器才在月球背面着陆。上世纪70年代，美国国家航空航天局(NASA)拒绝了将阿波罗17号(阿波罗17号是人类最后一次登月任务)送到月球的想法，部分原因是通讯困难——月球本身屏蔽了与地球的直接无线电信号。
登月
为了解决通信问题，中国人去年将鹊桥（鹊桥）卫星停在月球轨道上，将信息传送回国内。Queqiao的轨道距离月球65000公里将信号传回中国以及世界各地的其他基站。这个系统使任务比近侧着陆更像一场复杂的芭蕾舞。在着陆前，科学家们花了四周时间测试这个关键的中继系统。与相对平坦的近侧相比，远侧的锯齿更严重，这意味着在着陆时要避免更多的潜在危险。
国际月球探测工作组执行主任伯纳德·冯教授表示，成功是必须的“包括发射、跨月注入、月球捕获、脱离轨道、稳定和控制下降、避免危险、软着陆、月球车和仪器的部署和调试在内的一系列关键操作。”这一切似乎都非常有效。“整个过程如预期，结果相当精确，着陆非常稳定，”首席设计师孙泽洲在确认成功抵达国内后不久告诉中国官方媒体。
他们选择的着陆点是180公里宽的冯·卡曼陨石坑，以航空航天工程师西奥多·冯·卡曼的名字命名，他在20世纪在空气动力学领域取得了许多重大进展。这是一个撞击点，叠加在一个更大的碰撞伤疤上，称为南极艾特肯盆地。“它是月球上最大、最深、最古老的撞击结构，”Foing说。把珠穆朗玛峰放在火山口的底部，它的山峰就不会接近顶部了。
这是一项极其有趣的地质研究，因为它可以提供线索，了解一颗小行星与初生的地球相撞后，太空中的碎片是如何形成月球的。在月球早期，陨石坑被熔岩淹没，这意味着陨石坑底部非常光滑，着陆时比远侧其他地方危险小得多。克劳福德说:“我们在很大程度上考虑到了安全问题。
形成艾特肯盆地的巨大撞击很可能深入月球地幔，将更深的玄武岩物质暴露在月球表面。“以前没有人测量过远侧玄武岩的成分，”克劳福德说。然而，这样做并非必然，因为淹没盆地的熔岩流可能已经覆盖了有趣的东西。
像任何太空任务一样，嫦娥四号的科学家必须平衡风险和回报。因此，他们包括了另一种获取月球表面下数据的方法——Yutu 2号火星车携带了一种称为月球穿透雷达（LPR）的仪器，该仪器可以扫描月球远端100米深处的结构。
地质远非嫦娥四号的唯一目标。此外，“嫦娥四号”背面还装载了大量其他实验仪器，并被送往月球。许多天文学家认为月球的远端是建造射电望远镜的理想地点。在月球的庇护下，任何天文台都可以自由地对微弱的天文无线电信号进行敏感的测量。“嫦娥四号”配备了一种能够在大范围频率范围内监听太空的仪器。克劳福德认为，如果它的结果证明是富有成效的，它可能会在未来引入更复杂的射电天文学任务。
然而，嫦娥四号的大部分非地质实验都是为了探索未来人类重返月球的可能性。弗因说，一项名为ASAN的实验“将研究太阳风如何与月球表面相互作用，甚至可能研究月球水形成的过程。”南极-艾特肯盆地被认为是大量水冰的家园，这是未来月球居民的关键资源。
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未来的宇航员在严酷的太空环境中也不会受到保护。它们很容易受到来自太阳风暴和银河系其他地方恒星爆炸产生的宇宙射线的大剂量辐射。与德国基尔大学(Kiel University)合作开发的月球着陆器中子和剂量(LND)实验，将评估嫦娥四号着陆点附近的剂量强度。
月球上的生命
当探测器着陆时，激发我们集体想象力的一个实验是月球微生态系统。这个18厘米高的密封圆柱形容器里装着各种种子和蚕卵，装有微型摄像机，观察这些生物是否能在月球上恶劣的外星环境中生存下来。实验开始后不久，棉籽就发芽了，然而，仅仅一天后就有报道说棉籽发芽了没能在月夜冰冻的温度下存活下来. 船上的其他生物——马铃薯、油菜籽、鼠耳水芹、酵母或果蝇卵——均未显示任何生命迹象，该试验在计划的100天试验开始几天后就被取消。尽管如此，几十年后，人类可以将这一实验视为月球生命的开始。
毫无疑问，这正是中国正在准备的。他们最近的发射模式与阿波罗时代之前的NASA大致相同。首先向月球（嫦娥一号和嫦娥二号）发射卫星，然后在月球附近（嫦娥三号）着陆一辆路虎。这次新的远侧着陆是一次真正的意图展示。“嫦娥四号任务将提高未来机器人和人类着陆的技术成熟度，”Foing说。
在太空探索方面，中国希望被认为与美国和俄罗斯处于同一阵营。2003年，杨利伟成为中国第一位宇航员。到目前为止，已有12名宇航员进入太空，其中一些人被送往中国空间站“天宫一号”的原型空间站，该空间站在2011年至2018年期间围绕地球运行，之后从南太平洋上空的轨道坠落，据报道在大气中燃烧。
现在，中国已经开始建设一个新的，更雄心勃勃的轨道前哨站，以达到与久已建立的空间站相匹敌的地位国际空间站．他们希望在2022年完工。他们在那里学到的东西，再加上“嫦娥四号”的经验教训，可能会看到中国最早在2025年将第一批宇航员送上月球。
与此同时，更多的机器人任务已经在筹备中。福因说:“他们的下一步计划是‘嫦娥五号’和‘嫦娥六号’。”前者最早可能于2019年12月发射，目标是从月球近端返回月球物质样本。成功将证明中国人可以从月球返回物质，为载人返回铺平道路。福因说:“其他一些机器人着陆器正在计划中，它们可能会在月球上建立一个事实上的机器人村庄。”
太空竞赛
从最近的嫦娥任务中还可以获得另一个潜在优势。自20世纪70年代以来，没有其他国家在月球上着陆过。拥有现成的技术可以让中国在开发月球自然资源方面处于领先地位。通过分析月球远侧的成分，他们可以获得关于可能提供的宝藏的有价值的信息。月球已经被认为含有大量的氦-3，这是一种在地球上极其罕见的化学物质。在这些未被发掘的岩石中，他们还能找到什么呢?当超级大国再次争夺地球以外的霸权时，一场现代太空竞赛是否会被触发?
一些人担心，这可能对中国潜在的太空军事化意味着什么。该国是1967年《外层空间条约》(Outer Space Treaty)的缔约国，该条约禁止签署国在月球上放置大规模杀伤性武器。然而，中国此前也曾展示过太空肌肉，最明显的是在太空摧毁了一颗自己的气象卫星在2007年使用了从地面发射的导弹。虽然其他太空机构很快就祝贺中国的最新成功，并公开谈论潜在的联合项目，但未来是竞争还是合作仍有待观察。
- 这是节选自BBC聚焦杂志-订阅这
作者
科林·斯图尔特是一位天文学作家和演说家。
