作为人类首个着陆月球背面的探测器,嫦娥四号自2019年成功落月以来,持续传回珍贵的月面探测数据,为人类探索月球奥秘提供了全新视角。其中一项发表于《科学进展》的重要发现,颠覆了科学界对月球辐射环境的传统认知:月球“早晨”时段的辐射强度显著低于其他时段,成为月面最安全的活动窗口,为未来载人登月任务的安全规划提供了关键科学依据。
月球表面环境极端恶劣,由于缺乏大气层和全球性磁场的保护,其表面长期暴露在高强度宇宙辐射中。据嫦娥四号探测数据显示,月球表面昼夜温差可达310℃,日照面温度最高达127℃,阴影区最低降至-173℃,同时月表平均气压接近完全真空,银河宇宙射线通量极高,其中高能质子占比达70%,这些高能粒子能穿透航天器防护层,对宇航员健康构成严重威胁。此前科学界普遍认为,宇宙射线在地月空间分布均匀,宇航员在月面任何时段活动面临的辐射风险相差无几。
嫦娥四号搭载的月表中子与辐射剂量探测仪,经过长达三年多的持续观测,捕捉到了月球辐射环境的周期性变化。研究团队分析数据后发现,月球“早晨”——即日出后数小时内,其附近空间的宇宙射线密度较平均水平下降约20%,这一现象在多个月球自转周期中重复出现,排除了偶然因素的可能。由于月球自转周期长达29.5个地球日,其“一天”相当于地球上的两周,这意味着月球“早晨”是一个持续时间较长、可稳定利用的低辐射窗口。
这一低辐射区域的形成,与地球磁场的动态影响密切相关。地球磁场受太阳风作用呈现不规则变形,面向太阳一侧被压缩,背阳侧则延伸成数百万公里长的磁尾。当月球运行至特定轨道位置时,即使处于向阳侧,地球磁场也能偏转和遮挡部分高能粒子,在月地空间“投射”出辐射稀疏区,如同“粒子风”经过屏障后形成的“风速减弱”区域,为月球早晨营造了相对安全的环境。这一发现也表明,地球磁场的影响范围超出了科学家此前的预期,在地月空间中发挥着更重要的辐射防护作用。
嫦娥四号的这一发现,对未来载人登月和月球基地建设具有重要的实践意义。辐射剂量控制是载人登月的核心挑战之一,宇航员在月表停留时间每增加一小时,健康风险便会显著上升。若选择月球“早晨”时段开展舱外活动,可在不增加防护设备重量的前提下,将辐射暴露量降低20%,大幅提升任务安全性。此外,结合嫦娥四号发现的月壤低导热特性,未来月球基地可利用月壤覆盖表面,进一步增强防护能力,与低辐射窗口形成双重保障。
从首次实现月球背面软着陆,到揭示月球早晨的低辐射秘密,嫦娥四号的每一项成果都推动着人类深空探索的步伐。这一发现不仅丰富了人类对月地空间环境的认知,更为载人登月任务的时间规划提供了科学支撑,让人类向月球探索的下一步迈出了更坚实的一步。随着探月工程的持续推进,相信嫦娥四号还将带来更多惊喜,为人类逐梦深空、建设月球基地筑牢安全根基。