嫦娥携玉兔  着月探虹湾

怀抱“玉兔”的“嫦娥”，于2013年12月7日已顺利进入环月轨道，其预定落脚点——月球雨海虹湾遥遥在望。与苏联、美国首批近乎“盲降”的落月探测器相比，嫦娥三号显然做足了准备：嫦娥一号、二号以及近些年来多国的月球轨道探测器都对虹湾青睐有加，它们获得的资料为嫦娥三号标示了诸多有价值的探索方向。
　　

月球雨海虹湾，并不是真的海湾，而是像彩虹一样形状的巨型陨石坑，是距今30多亿年前的一次天体强烈撞击后形成的。之后若干年，又一颗天体击中了雨海西北边缘，撞击碎屑堆积成了从北、西和西南方朝虹湾围拢的侏罗山脉。

此后，雨海之下的玄武岩岩浆开始喷发并从东南方向涌入虹湾，逐渐掩埋虹湾撞击坑底部。目前，虹湾的地势高度是从东南到西北逐渐降低，但从坡度来看绝大部分区域是平原，罕有大石。这种环境为嫦娥三号着陆、“玉兔”月球车巡视以及开展试验提供了较安全的天然保障。此外，轨道探测难以揭示史前熔岩的来源深度、喷发期次等信息，而此次落月可望在这些方面有所斩获。

月球表面的矿物主要为斜长石、辉石和橄榄石，后两种月球矿物含有铁、镁等元素。虹湾内物质的光谱吸收特征显示，那里应含有大量辉石。铁、钛等元素的相对含量对于区分月球岩石类型、研究地质演化具有重要意义。此前的探测器收集的多光谱数据表明，虹湾内铁元素相对含量较高、钛元素含量中等，雨海区铁元素含量较低、钛元素较多。在虹湾内，由于受多次岩浆活动影响，其不同区域的铁、钛元素含量差异较大。这些发现为嫦娥三号具体选择何处落脚提供了参考依据，待其探测结果传回地面后，还能与早先数据对比，验证相关结论。

虹湾区地处月球的北半球、西半球，在月球正面的雨海区西北角。尽管整体来讲虹湾地区比较平坦，但月球表面千万年来经历陨石撞击，遍布大大小小的陨石坑和石块。那么，嫦娥三号在登陆和探测虹湾时需要克服哪些难关呢？

此前为保障嫦娥三号“落”得安全，不至于掉到大的月坑里，嫦娥二号已用CCD立体相机对虹湾进行局域超高分辨率立体成像，避开存在3米以上月球坑的地方。但在着陆的最后阶段，着陆器将伸出支撑腿，起到减少冲击和保证着陆姿态的作用，但如果支撑腿碰到石块或者单个支撑腿伸进小坑洞，着陆器就容易侧翻。据介绍，着陆器的倾斜角度不能超过15度，否则不但自身稳定难以保证，无法释放月球车，而且太阳能电池板接受阳光的效率也会受影响。

由于美苏的月球探测主要集中在月球赤道附近，虹湾仍是月球研究的空白，探测那里是非常有价值的。嫦娥三号登陆虹湾后，将要经历的重大考验之一就是月面悬殊的温差。月球上温度变化很大，白天被太阳照射的地方，最高温度可达150度，而到了晚上，温度会下降到零下180度。而且因为没有大气，即使是白天，只要太阳没有照射到的地方，就和晚上一样冷，很可能一座山峰的向阳面温度高达上百度，旁边的阴影区域却只有零下100多度。更糟糕的是，由于月球上的一天相当于地球上的27天，其中13天半会被太阳连续暴晒，探测器面临散热难题;接下来的13天半又是连续月夜，在零下100多度的环境里，大部分电子设备无法工作，只能“冬眠”，而且还需要专门设备保持探测器内部温度，防止设备被冻坏。要让探测器同时适应这两种极端温度，难度非常大。而且一旦夜昼交替，探测器还要从“冬眠”状态中被“唤醒”，如何保证系统正常启动也是道难题。

此外月球表面存在月尘，探测器着陆时有可能溅起月尘，活动部件存在被卡死的风险。为此研究人员专门将火山灰和岩石研磨成颗粒粗细不同的各种粉末，模拟月尘环境进行测试。当测试着陆器降落时，模拟的土壤特性比实际情况要硬，以检验着陆器缓冲结构能否适应更严格的考验;而当测试月球车巡视时，模拟的土壤特性比实际情况要软，测试月球车在松软地面的通过能力。

虹湾内的主要直观看点是当地最大撞击坑“拉普拉斯A”。假如“玉兔”能走到虹湾东缘，站到坑边，它将看到一个口沿直径8千米、垂直落差约1.6千米，形似火锅的巨坑。由于坑口边缘遍布喷射覆盖物，因此从科考价值来说，从坑边走过犹如驶入深坑探测。

在这个大坑东侧横亘着一组虹湾最大月岭。这些月岭犹如一字形雁阵南北向排列，长达200多千米，“海拔”200多米。此外，虹湾与侏罗山脉交界处有很多蜿蜒曲折的狭长沟槽，学名“月溪”，其中最长的一条绵延近70千米。关于月岭和月溪的来历有“构造运动”、“岩浆活动”等成因假说，或许只有实地勘察才能管窥真相。

已沉寂千古的虹湾，正以其丰富的地质特征和演化历史，静候中国访客。

注：阿波罗11号选择静海作为着陆区