嫦娥四號對宇宙研究的多重意義

1月3日，嫦娥四號在月球背面成功着陸，着陸器上低頻射電探測儀的三根5米天線已展開到位。由於月球背面的電磁環境非常乾淨，在那裡開展低頻射電探測是世界天文學家嚮往多年的事，嫦娥四號此次將填補低頻射電觀測的空白。　

電磁波的每一個波段背後，都有天體的物理現象和機理，只要能感知，就可以尋找它們的規律。1930年代，美國貝爾實驗室在短波高頻波段收到來自地球之外的天體輻射，開啟了射電天文的大門。自此，電磁波成為了天文學家觀測天體輻射的核心手段之一。

但是，來自地球以外低於10兆赫茲的電磁輻射，無法透過地球電離層到達地面，因而地面射電天文觀測只能在高頻段開展。

既然地球上無法開展低頻射電探測，天文學家決定在太空尋找解決途徑。但是，地球附近的人造天體太多，衛星以及各類航天器，都在發射人造電磁波，大量存在的人工信號對觀測形成干擾。即使把觀測設備架設到月球上，如果面向地球，仍然避不開地球衛星的噪聲。月球背面成為了滿足條件、技術可及的最佳選擇。

從阿波羅登月時代開始，科學家就設想把低頻射電設備放到月球背面去探測，但各國都沒有在月球背面着陸的探測器，無法把設備放上去。因此，低頻頻段一直是射電天文領域未被開墾的處女地。嫦娥四號任務實施，為此項研究提供了起步機會。

嫦娥四號的低頻射電探測計劃，由中國和荷蘭共同開展。荷蘭在射電天文領域，尤其是低頻觀測上，是國際上技術最先進的國家之一。2015年，荷蘭航天局局長訪問中國國家航天局，雙方敲定了諒解備忘錄，低頻射電合作項目被兩國納入嫦娥四號工程。

雙方研製了兩台低頻射電探測儀，中荷各研製一台，主要功能基本相當，中方載荷搭載於嫦娥四號着陸器，荷方載荷搭載在2018年5月發射的鵲橋號中繼衛星上。中國載荷在嫦娥四號着陸區白天開展工作；入夜後，中繼星上的荷方載荷進行工作。在探測目標上，荷方載荷探測地球兩極的射電爆發，中方載荷可以屏蔽地球與太陽的影響，探測更遠的目標。

作為低頻射電觀測的“探路者”，嫦娥四號工程中的兩台低頻射電探測儀都採用了長壽命設計，在嫦娥四號任務期滿結束後，很可能會繼續工作數年，獲得更多觀測機會。

隨着射電天文學的最後一扇窗逐漸開啟，“探路者”的每一項發現都有可能填補空白，讓科學家們充滿期待。比如，太陽爆發時波段很寬，從上百億赫茲到幾百兆赫茲，直至很低的頻率。落到低頻時的爆發過去從未觀測到，今後只要遇上，就能觀測並且追蹤它發生的整個過程，這對研究日地空間的天氣效應，預報太陽災害事件有很大幫助。

搭載於鵲橋中繼星上的荷蘭低頻射電探測儀，將與嫦娥四號的中國低頻射電探測儀協同觀測。中繼星上的探測儀可以探測研究太陽低頻射電特徵和地月空間低頻射電環境；連續監測地球千米波輻射爆發，探究其帶來的空間擾動。還有望在行星際激波、日冕物質拋射和高能電子束的產生機理等方面取得原創性成果。

除了觀測太陽、地球、月球，低頻射電探測儀還有望觀測到銀河系中普遍存在的宇宙線電子，揭示宇宙線的起源與傳播過程，同時探測銀河系電離氣體雲的分布。在銀河系之外，射電星系的輻射往往來自大質量黑洞活動產生的噴流，嫦娥四號的研究可以加深對黑洞活動的認識。

更激動人心的可能性，是用低頻射電探測儀觀測探索宇宙大爆炸結束後的黑暗時代，以及此後第一代恆星形成時的宇宙黎明。此前，美國EDGES實驗在78兆赫茲頻段發現了一個相當強的吸收譜，有可能是宇宙黎明產生的，但與標準理論模型相差很大，因此引起很大爭議。在嫦娥四號提供的純淨的電磁環境中進行這種觀測，將有助於提升實驗的精度，逐步解決爭議，為人類解釋宇宙的產生做出貢獻。 所以，由美國宇航局長，直到台灣民進黨懂天文的專家，都對嫦娥四號的成功表示祝賀。