《科学》杂志发文阐述中国月球探测的现状和未来

月球的起源和演化之谜一直是自然科学领域最基本的问题之一，持续吸引着全世界科学家和工程师的目光。迄今为止，人类已经执行了100多次探月任务。进入21世纪以来，人类对于月球探测的步伐明显加快了，陆续有十多个探测器对月球进行了科学探测，如图1所示，包括：欧洲的SMART-1，日本的Kaguya，印度的Chandrayaan-1，美国的LCROSS、 LRO、 GRAIL、 LADEE，中国的嫦娥一号、二号、三号、四号等，涌现了一批科学发现和重大成果。

• 图1. 21世纪以来成功的月球探测项目（参考各探月计划网站图片，由述评人制作）

2004年，中国月球探测工程正式启动，并被命名为“嫦娥工程”。2019年1月3日，中国的嫦娥四号成功降落在月球背面南极—艾特肯盆地（Aitken）中部的冯卡门（Von Kármán）撞击坑，实现了人类历史上首次月背软着陆，开启了月球探测的新篇章。可以说，在各国众多的探月任务中，最为突出的就是中国的嫦娥工程。本期《科学》杂志文章系统梳理了中国探月工程的现状和未来，着重阐述了现有任务所取得的成就、规划中任务的技术和科学目标，以及嫦娥任务之外的长期目标和规划等。 

2020年以前，中国探月工程的分步实施可分为“环绕、着陆、采样返回”三个阶段，具体的目标是：借助轨道器实现对月球进行全面而详细的了解；通过地面监测、天基成像、月球软着陆等方式实现对月球表面的探测和测量；通过对月球岩石和土壤进行采样返回，实现对月球及其历史的深入了解。从科学、工程和技术的角度来看，这些任务是相互迭代，并且可根据此前任务的完成情况灵活调整。

 通过嫦娥一号至四号任务的成功实施，中国在空间技术的许多领域都取得了相当大的进展，如轨道设计、飞行控制、高精度遥测和通信、月球软着陆等。此外，嫦娥系列任务也取得了非常重要的科学成果，如：7米分辨率全月球影像地形图、全球首创月球微波辐射图、月球昼夜界面附近质子加速的发现、新型月球玄武岩的揭示、着陆区月下精细结构的雷达探测、恒星亮度及地球等离子体层紫外波段的变化、月球背面首次就位探测及低频射电天文观测的评估、月球深部的岩相特征、太阳活动及其他来源产生的低频无线电波（0.1-40 mHz）等。

嫦娥四号着陆点附近的影像

图3. 参考被评述论文参考文献3-10中的图，由述评人制作

 嫦娥五号计划于2020年初发射，将从月面风暴洋(Oceanus Procellarum)北部的吕姆克山（Mons Rümker）采样返回，以获得月球火山活动结束的确切日期，了解不同于早期火山活动时的矿物学和岩石学特征，提升对月球热演化和内部演化的全面认识。

2020-2030年，中国探月工程规划旨在实现“勘测、建造和开发”的宏伟目标，计划在2030年前实施3次任务，如：月球南极地区的采样返回（嫦娥六号），月球南极的环境和资源调查（嫦娥七号）以及月球关键技术验证（嫦娥八号）。通过这些任务的实施，中国届时将在月球上建造一个具备长时间运行、智能操作控制能力的科学研究站，开展月球环境和资源的探测以及资源开发利用方面的技术测试和验证，提升月球科学研究和资源应用的能力。

中国的探月工程不会停下脚步。2030年后，中国还将持续深化月球的科学研究以及技术验证，如资源开发和利用、生物再生、生命支持等。中国希望将月球科学研究站拓展成一个适合宇航员短期访问的长期基地，并最终实现人类在月球上的长期居住。

图4. 月球基地假想图（来自新浪科技）

在中国的月球和深空探测战略中，国际合作始终是一个重要的环节。嫦娥四号任务中，中国向国际社会提供了一个主机平台并开放了载荷资源，在着陆器、月球车和中继卫星上搭载了来自德国、瑞典和荷兰的仪器，如图5所示。2019年3月，中国国家航天局和俄罗斯国家航空航天公司就共同实现月球探测达成了共识，双方将在着陆点勘察、中继通信、科学仪器和空间实验等方面展开合作。同年4月，中国国家航天局向全世界发布了嫦娥六号及小天体探测任务的国际合作机会，并与联合国外太空事务办公室（UNOOSA）、土耳其、埃塞俄比亚和巴基斯坦签署了月球探测合作协议。中国也愿意与美国宇航局在月球探测方面就科学数据和空间态势信息交换开展合作。

图5. 上：月表中子与辐射剂量探测仪（中德合作），左下：月表中性原子探测仪（中瑞合作），右下：低频射电频谱仪和探测仪（中荷合作）（图片均来自网络） 

此外，中国也调整了相关政策，积极鼓励商业及私营企业参与到月球与深空探测的事业当中。广泛的国际合作和多样化的资金来源将为正在进行的月球和深空探索的规划和发展注入更多的活力。2016年，中国国务院发布了《2016中国的航天》白皮书，其中提到的发展原则之一鼓励和引导社会力量有序参与航天发展。截至2018年底，国内已经注册的商业航天公司接近200家。

正如阿波罗计划在促进人类社会发展中发挥的积极作用一样,中国愿与世界各国一起，通过开展月球与深空探测，促进科学发展，共同创造人类更加美好的未来。

作者简介：李晖（博士／研究员，博士生导师。主要从事行星际扰动的传播、演化及其对地球空间环境的影响、太阳活动与全球变化的关系、中国太阳系边际探测项目科学论证等方面的研究）。

来源：微信公众号“ScienceAAAS”