去月背，從嫦娥四號到嫦娥六號

月球是地球最近的鄰居，也是唯一的天然衛星，是出現在人類各種文明中的重要元素，也是幾千年來中國神話傳說和文人騷客們魂牽夢繞的所在。然而，由於潮汐鎖定作用，月球圍繞地球運動的公轉週期和自身的自轉週期完全一致，導致人類基本只能看到月球正面、而永遠無法看到月背。

這就好比一個小朋友一邊圍着你轉圈、一邊同步扭動身子擋住背後手裏藏着的糖，那麼你永遠就只能看到小朋友的正面，他背後的糖永遠無法看見。所謂“今人不見古時月，今月曾經照古人”，其實我們和古人、甚至遠古人類看到的月球都是正面，基本沒什麼區別。

月球正面（左）和背面（右）對比圖，它們的地理地貌情況截然不同（圖片來源：NASA）

進入航天時代後，人類終於可以利用環繞月球飛行的探測器看到月球背面。從上圖可以看出，月球正面和背面是截然不同的，正面存在大量的“月海”（暗色區域），而背面則遍佈撞擊坑、神祕莫測。然而，由於月球的遮擋，月球背後是航天通信的“禁區”，很難實地探測。正因如此，美國、蘇聯此前的無人和載人登月活動，僅能在月球正面開展。

第一個破局者是我國的嫦娥四號探測器。它於2019年1月3日10時26分着陸月球背面，實現了人類航天的重大突破。爲解決通信問題，我國提前在月球背後6.5萬公里之外的地月拉格朗日二點附近部署了一顆通信中繼衛星鵲橋號，“俯瞰地月”，支持地球與嫦娥四號的聯繫。

嫦娥四號/玉兔二號/鵲橋號任務組合藝術效果圖（圖片來源：國家航天局）

而嫦娥六號將會帶來更大更顯著的突破。因爲它最核心的任務是從月球背後採取月壤樣本並帶回地球，這將是人類航天史無前例的巨大成就。

月背探測與採樣返回，可能顛覆人類月球的認知

月球背面環形山和撞擊坑的比例達到了97.5%，遠高於正面（69%），形成原因和目前的情況只有理論解釋，缺乏實地驗證。大量的劇烈碰撞產生熔岩，各類物質含量豐富，或許留有月幔最原始的成分，保留了月球最深層的祕密。

而嫦娥六號聚焦的南極-艾特肯盆地是太陽系第二大超級撞擊坑，早在1998年，美國的月球勘探者號就發現這裏存在水冰，而且更接近月球最原始的情況。我國的嫦娥四號探測器和玉兔二號巡視器着陸在其中的馮·卡門環形山，對巡視區域的形貌和礦物組份研究、月表淺層結構、中子及輻射劑量和中性原子等研究都取得了重大突破。

南極-艾特肯盆地的地形圖複雜程度遠超月球其他地方，嫦娥六號也將擇機着陸在這裏的月背部分，豐富我們對月球歷史的認知（圖片來源：Garrick-Bethell and Zuber）

然而，在月球上利用有限儀器設備的原位探測無法太過深入，如果能把樣本帶回地球、在擁有大型科研設備的各類專業實驗室中分析，必將取得更顯著的研究成果。2020年，我國的嫦娥五號探測器實現了從月球正面採樣返回，隨後我國科研工作者利用樣本開展的深入研究在國際上引起了巨大影響。例如，首次在天然地質樣品中發現三方結構Ti2O和三斜結構Ti2O等Ti納米礦物，首次發現月壤中存在天然玻璃纖維，最“年輕”的月球樣本（僅有約19.6億年）。這些成就極大豐富了人類對月球正面的認知。

毫無疑問，嫦娥六號預計採回的2千克月背土壤樣本，將會重塑甚至顛覆人類對月球的認知。

此外，嫦娥六號還搭載了多個國際合作的科研設備，如歐空局的歐方研製的月表負離子分析儀、法國的氡氣探測載荷、意大利的激光角反射鏡等。這些設備都代表了各國科學家對月球探測最新鮮的好奇心，我們也期望中外攜手做出最頂級的科研成果。

人類無人探測月球的難度之最

爲支持更復雜的嫦娥六號採樣返回任務，我國已在2024年3月20日發射了新一代的“鵲橋二號”通信中繼衛星，目前正穩定運行。

嫦娥六號探測器組合體總重達8.2噸，是人類無人探月史上最複雜最重的探測器。把它發射到38萬千米外的月球並非易事，這需要中國航天目前最爲強大的長征五號系列運載火箭。

嫦娥六號組合體和飛行任務極度複雜，任務實施難度空前（圖片來源：Loren Roberts）

嫦娥六號由軌道器、返回器、着陸器和上升器四大部分組成。其中，軌道器主要負責往返月球期間的動力、能量、通信和交會對接需求等；返回器負責保管月壤採樣樣本，重返地球大氣並安被全回收；着陸器負責攜帶上升器順利降落月球，完成月面打鑽採樣、機械臂抓取採樣和相關科研任務等；上升器負責攜帶收集的月壤樣本，離開月球表面，與軌道器再次對接，將月壤轉移至返回器中。

嫦娥六號探測器要實現組合體制動繞月、軟着陸月球、採集月壤樣本、月球上空交會對接、返回地球並着陸等一系列高難度操作，它的軌道器、着陸器和上升器都需要攜帶獨立卻各自功能不同的複雜推進系統。整個探測器共有五個分離面，意味着多次分離、對接，而大部分動作都要在月球附近、甚至月球背後進行，實施難度遠超以往任務，可以說是人類無人探測月球的難度之最。

預祝嫦娥六號圓滿完成任務！

中國人踏上月球，指日可待

嫦娥奔月是個美麗的神話，嫦娥探月工程的命名自然深受這個神話的影響。目前，我國的探月工程已經進入第四期，後續的嫦娥七號計劃開展對月球地形地貌、物質成份、空間環境的綜合探測，嫦娥八號將集中於科學探測試驗和關鍵技術進一步突破。爲與國際上的其他月球探測任務相結合，我國計劃在下一個十年建立小型國際月球科研站，目標是支持長時段、較大規模的科學探測、技術試驗與月球資源開發利用。