“美國人登陸月球是閉著眼睛下去的，我們(men) 則是睜著眼睛下去的。” 探月工程總設計師吳偉(wei) 仁院士形象地說。

北京時間 2019 年 1 月 3 日上午 10 點 26分，嫦娥四號月球探測器在經過 26 天的等待之後，終於(yu) 著陸在了月球背麵南極-艾特肯盆地內(nei) 的馮(feng) •卡門撞擊坑內(nei) ，實現人類探測器首次在月球背麵軟著陸。嫦娥四號還通過“鵲橋”中繼星傳(chuan) 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星，地球正式與(yu) 月球背麵建立了聯係。

“美國人在探月方麵最大的成就是成功建立起月球與(yu) 地球之間激光通信。現在中國人是要建立起月球背麵與(yu) 地球之間的通信，這是人類首次。” 中科院上海技術物理研究所王建宇院士在接受第一財經獨家采訪時表示。

在嫦娥四號探測器上有三大裝備——激光測距敏感器、激光三維成像敏感器和紅外成像光譜儀(yi) ，並且幫助嫦娥四號順利降落在月球背麵。王建宇院士團隊負責這三大設備的研製。

他還對記者透露，1月4日月球車將會(hui) 打開，裏麵所安裝的 “紅外眼”——紅外成像光譜儀(yi) 就將開始兩(liang) 棲對拍以及後續的科學實驗探測。

“自動駕駛”助力嫦娥安全落月

“從(cong) 嫦娥三號在月球的虹灣實現軟著陸開始，我們(men) 的探測器就是‘睜著眼睛下去的’。”王建宇院士對第一財經記者表示，“這依靠的是探測器上安裝的激光遙感技術，這也是目前人類登月過程中使用的最為(wei) 先進的技術設備。”

王建宇院士介紹，嫦娥四號探測器上包括激光測距敏感器、激光三維成像敏感器和紅外成像光譜儀(yi) 三大裝備，就像一雙雙睜大的眼睛，望向月球，並且幫助嫦娥四號順利降落在月球背麵。

“激光測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’，是確保探測器安全著陸最關(guan) 鍵、最核心的技術裝備。”王建宇院士向第一財經記者介紹道，“有了它們(men) ，探測器就能準確地知道自己每時每刻距離月球表麵的距離，並且清楚地看到著陸區域的地形地貌，從(cong) 而尋找到安全的著陸地點。”

據介紹，激光測距敏感器就像是一台高性能的“倒車雷達”，在嫦娥四號著陸器距離月麵15千米高度時，激光測距敏感器開始工作，每秒向月麵發射兩(liang) 次激光脈衝(chong) ，通過測量月麵回波脈衝(chong) 信號與(yu) 激光發射脈衝(chong) 信號的時間間隔，獲得嫦娥四號著陸器相對於(yu) 月麵的精確距離，測量精度在0.2米之內(nei) 。

“在著陸器下降到距月麵約8000米時，它的姿態發生調整，激光測距敏感器也將隨之切換測距方向，直到完成平穩落月。”王建宇告訴第一財經記者，“嫦娥四號激光測距敏感器的激光光源、探測器、高壓電源等核心元部件均為(wei) 國產(chan) 自研，並進一步提高了係統的集成化、輕量化程度。”

難度更大的工作在於(yu) 探測器在非常接近月球表麵時往哪裏著陸比較安全。王建宇院士對第一財經記者表示，過去探測器著陸都是“閉著眼睛”，720秒的著陸過程被人們(men) 稱為(wei) “黑暗時刻”，但是有了中國自主研發的最新的激光三維成像技術之後，就解決(jue) 了嫦娥四號 “落向哪裏”的問題，幾百秒的“黑暗時刻”可以重見光明。

據介紹，雖然嫦娥四號的預定著陸區艾特肯地區較為(wei) 平坦，但表麵仍然存在高坡、隕石坑、大石塊等諸多不確定因素，精確避障極為(wei) 重要，激光三維成像敏感器就能幫助其精確實現避障。

具體(ti) 的操作方式是當嫦娥四號到達距月麵100米的懸停位置時，激光三維成像敏感器開始工作，包括采集月麵的三維圖像，精確識別出高於(yu) 15厘米的石頭或低於(yu) 15厘米的坑，確保探測器降落在安全區域。

“這些精細的掃描成像工作，隻需短短幾秒就完成了。”王建宇院士對第一財經記者表示，“我國在幾個(ge) 航天大國中較早地把激光三維成像技術用於(yu) 月麵著陸，目前應用非常成熟。”

以上兩(liang) 個(ge) 設備屬於(yu) 工程設備，解決(jue) 了嫦娥“落月”的問題。當成功著陸後，未來的科學實驗探測才真正開始。為(wei) 此，王建宇院士團隊還為(wei) 首次到達月球背麵的月球車裝上了“紅外眼”——一個(ge) 重量不到6千克的紅外成像光譜儀(yi) ，這台儀(yi) 器能夠通過獲取精細光譜信息，幫助科學家識別月壤及月麵岩石的成分。有了它，月球車走到哪裏，這雙“眼睛”就望向哪片月麵。王建宇院士介紹稱，嫦娥四號紅外成像光譜儀(yi) 不僅(jin) 集成最新遙感技術，還成功實現輕小型化，綜合性能優(you) 於(yu) 歐美同類產(chan) 品。

往返地月 飛向火星

王建宇院士向第一財經記者介紹道，紅外成像光譜儀(yi) 將於(yu) 1月4日開始工作，並進行月球表麵物質樣本的圖片采集。“目前嫦娥四號發回什麽(me) 樣的圖片和探月真正的科學意義(yi) 可能還存在矛盾。”王建宇院士對第一財經記者表示，“目前傳(chuan) 回的照片隻是為(wei) 了說明‘我到了月球上’，象征意義(yi) 更大，但是未來要實現其科學意義(yi) ，比如探測地麵的光譜等，還需要很長時間的積累。”

嫦娥四號的“落月”也標誌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任務組成，實現月麵自動采樣返回的科學目標，並開展月球樣品的地麵分析研究。嫦娥五號探測器預計將在今年下半年發射前往月球，並帶回采集的樣本——這將是自1976年以來的首次。

王建宇院士表示，嫦娥五號在未來發射後的幾年內(nei) 就將返回地麵。“這也將實現人類探測器首次登陸月球並返回地球的壯舉(ju) 。”王建宇說道。同時，中國還在考慮載人登月任務。

“人類首次在月球背麵的著陸固然意義(yi) 重大，也象征著中國在航天技術能力方麵的提升，下一步我們(men) 還將繼續探索在火星的‘探’與(yu) ‘落’。”王建宇院士對第一財經記者表示，“但是在火星探測方麵，美國的實力仍然絕對領先我們(men) ，當然中國近幾年也在加速趕上。”

除了登月計劃，人類對火星的探索也從(cong) 未終止。去年5月美國國家航天局NASA向火星發射了InSight探測器，在曆時6個(ge) 月的旅行後，InSight探測器已於(yu) 去年11月26日在火星著陸，並將於(yu) 今年3月完成所有儀(yi) 器的科學配置，並開始地質勘探。

相關(guan) 統計數據顯示，在過去50年裏，人類發射的全部著陸器和漫遊車隻有約40％安全地降落到火星表麵，而且在所有嚐試發射的國際太空機構中，隻有NASA的探測器成功在火星上著陸。

歐洲也在加大對火星的勘探投入。去年7月26日，《科學》雜誌刊登了一項重要發現，意大利科學家通過歐洲航天局的“火星快車” （Mars Express）探測器的雷達係統，監測到了在火星南極1500米冰蓋下的大麵積液態湖泊。據分析，這片湖泊至少有幾米深，直徑約20公裏，這一發現也成為(wei) 火星探索旅程中的重大突破，不僅(jin) 為(wei) 火星的生命搜尋提供關(guan) 鍵證據，還為(wei) 數十億(yi) 年間的火星環境的轉變提供了新的線索。