著陸：人類將引導中國嫦娥4號著陸器完成登陸月球表面的降落過程的前三個階段，之后，航天器將自動完成著陸。

今年12月，中國將首次嘗試在月球背面軟著陸。目前官方還沒有正式宣布發射日期，但有傳言說，嫦娥4號將于12月8日左右發射，然后于當月晚些時候著陸。

參與這一任務的科學家們說，準確地在月球上的特定地點著陸并在那里進行自主探索的能力，將為未來的月球和深空探測（包括在本世紀20年代初探測月球兩極的擴大任務）奠定基礎。但是他們雄心勃勃的計劃需要新的和改進的通信、導航及著陸技術。

嫦娥4號著陸器和月球探測車可能很快成為首個達到月球背面的航天器。它最初是作為嫦娥3號任務的備份而設計的，嫦娥3號任務在2013年完成了中國的首次登月。在嫦娥3號成功降落在月球近側的熔巖場“雨海”（Mare Imbrium）之后，嫦娥4號航天器被改裝用于遠側著陸。

值得注意的是，嫦娥3號月球探測車“玉兔”在月球上漫游了兩個月球日（按地球時間計算，即大約一個月）僅移動了114米后，就永久失去了漫游能力。中國空間技術研究院副院長李明在今年10月于德國舉行的國際宇航大會（International Astronautical Congress）上表示，這個問題與很小的部件有關，但他并沒有透露技術細節。他補充說，新的重達140公斤的嫦娥4號月球探測車應該能被證明比“玉兔”更可靠，工作時間也應比“玉兔”的設計壽命三個月更長。

圖片來源：上圖，中國空間技術研究院；下圖，路透社。

遠離家鄉：鵲橋衛星（上圖中顯示為橙色的）沿著一個剛好經過月球（灰色）上方的軌道（綠色）運行。從那里，它可以將來自中國新月球車（下圖）的信息傳遞到地球。

嫦娥4號任務團隊面臨的第一個挑戰是不能直接從地球上看到月球的遠端。隨著時間的推移，地球的引力已經減緩了月球的自轉速度，使月球的自轉周期與其繞地球公轉的周期相同，結果是月球的一側總是面向地球。不幸的是，由于無法清楚地看到月球的另一側，地球人很難通過放置在那里的探測車來發送和接收信號。

為了解決這個問題，中國于今年5月份發射了一顆名為“鵲橋”的通信中繼衛星，該衛星越過月球，進入名為利薩丘（Lissajous）的軌道。在這一軌道上，該衛星將圍繞月球外約6萬到8萬公里處的一個點（也稱為地月第二拉格朗日點）旋轉。從那里，它將始終保持在月球的遠側及地球的視線之內。

如果一切按計劃進行，鵲橋將使用遠距離無線電波X波段與著陸器和探測車進行通信，而后兩者將通過超高頻無線電相互通信。中國的地面站和鵲橋將使用S波段來回發送數據。中國最近擴大了其地面站的范圍，將阿根廷和納米比亞的地面站與在中國佳木斯和喀什的站點進行了聯網，以便對航天器進行遙測、跟蹤和指揮。

面臨的另一個挑戰是這個重3780公斤的航天器要著陸的月球遠側的地形與月球近側的有很大的不同。遠側的月球表面崎嶇不平，平坦的月海（即黑色的玄武巖平原）很少，而近側的月球表面上月海很多。遠側的月球表面高度變化更大，隕石坑覆蓋范圍更廣。所有這一切使得尋找大的、平坦的著陸點變得困難，這意味著候選著陸點的大幅減少，嫦娥3號有數百平方公里可用區域，而嫦娥4號只有數十平方公里可用區域。

由于這些限制，嫦娥4號將著陸區域瞄準在南極—艾托肯盆地內直徑180公里的馮·卡門隕石坑。該區域是太陽系中最古老的撞擊盆地，科學家們對它非常感興趣，因為它可能包含月球地幔的裸露區域，并為地月系統的演變提供線索。負責研制著陸器上的低頻射電頻譜儀的首席研究員平勁松說，對于著陸而言至關重要的是，馮·卡門隕石坑比南極—艾托肯盆地的任何其他地方都更平坦。

照片來源：路透社

探月任務：這張嫦娥3號著陸器的快照是由2013年伴隨它登上月球的探測車拍攝的。

嫦娥4號的制導、導航和控制子系統（它將指導著陸器的運動、確定著陸器的位置并規劃著陸器的航線）所使用的算法已被修改，以防止起伏的遠側地形對著陸器產生不利影響。

嫦娥4號航天器向月球表面降落的過程將分六個階段。前三個階段分別為初始減速、快速姿態和重新定位調整，以及接近，這三個階段將被遠程控制。后三個階段分別為懸停、危險規避和緩慢下降，將由著陸器自動執行。在降落過程中，航天器將飛行約450公里，但嫦娥3號降落所使用的斜前向軌線將被嫦娥4號更為垂直向下的軌線所取代。

著陸器和探測車也已經適應了它們在月球表面的新角色。它們各自包含一個基于放射性同位素熱電式發電機的電源，使得它們可以測量土壤溫度（例如，在月球夜間當月球表面溫度降至接近-180°C時也能測量）。隨著所有這些準備工作的就緒，嫦娥4號終于準備好在月球上開辟新天地，并與它在地球上的締造師們分享其發現。