出品：科普中國

製作：haibaraemily

監製：中國科學院計算機網絡信息中心

沉寂十幾年後，人類終於在1990年再次瞄準月球。此後的各國的探測器發射不再以量取勝，而是改走少而精的路子，以最大限度的科學探測爲目標，各各都是一頂一的厲害。

1990-2000年間人類一共發射了三次月球探測器，都比較成功。

1990年1月24日，日本的第一個月球探測器飛天號發射成功。飛天號在成功飛掠月球、但釋放月球軌道器羽衣號失敗後，通過空氣制動和軌道調整，成功進入月球軌道並最後撞擊月球表面墜毀。這是美蘇之外其他國家的第一次探月嘗試。

1994年2月19日，美國克萊門汀號軌道器成功進入月球軌道。這個高能的探測器攜帶了五個科學儀器：紫外/可見光相機（UVVIS）、近紅外CCD相機（VIR）、激光高度計（LIDAR）、高分辨率相機和帶電粒子望遠鏡。這些科學儀器在各個維度上加深了人們對月球的認識。

↓ 克萊門汀的紫外/可見光相機和近紅外CCD相機告訴我們月球表面鐵元素和鈦元素的丰度分佈 （圖片來源：NASA/LPI)

↓ 克萊門汀的激光高度計繪製了月球全球地形圖 （顏色體現的是去掉月球平均半徑之後的高度差）(圖片來源：NASA/LPI)

↓ 克萊門汀的紫外/可見光相機拍攝的月球全球反照率拼接照片（圖片來源：NASA/LPI）

1998年1月11日，進入月球軌道的美國月球探勘者號軌道器也一樣碩果累累。

↓ 月球探勘者號的伽馬射線光譜儀（GRS）獲得的釷元素丰度分佈圖 (圖片來源：Jolliff et al., 2000)

↓ 月球探勘者號的磁力計和電子反射儀（MAG/ER）獲得的月球磁場分佈圖 (圖片來源：NASA)

↓ 月球探勘者號的中子光譜儀（NS）估算的月球南北極區水冰分佈圖（越藍表示越多，越紅表示越少） (圖片來源：Feldman et al. ,1998)

↓ 月球探勘者號通過多普勒跟蹤數據推算月球全球重力場分佈，紅色表示正異常，藍色表示負異常。因爲軌道器飛到背面就無法實時跟蹤了，所以背面幾乎是條帶噪聲（圖片來源：維基百科）。

也就是說，直到1998年，人類探月四十年後，我們還是無法直接測量月球背面的重力信息。這個問題直到2007年日本的月神1號探測器採用了一顆中繼衛星才得以解決。

再到2011年NASA的GRAIL重力探測器，直接發射了兩顆衛星一前一後編隊飛行，彼此之間再也不用擔心“失聯”，一舉把月球全球重力場測量提高了一個量級。

（左）使用中繼衛星進行月球背面重力測量的日本月神1號探測器（圖片來源：JAXA）；（右）使用雙星編隊飛行的NASA GRAIL探測器，（圖片來源：NASA）

美國GRAIL探測器獲取的月球全球自由空氣重力異常 (圖片來源：NASA/JPL-Caltech/GSFC/MIT)

月神1號探測器還攜帶了激光高度計和地形相機，和之後NASA 2009年發射的月球勘測軌道飛行器（LRO）的激光高度計一同，爲人類的月球研究提供了迄今爲止最高分辨率的月球地形圖。

LRO探測器上搭載的激光高度計LOLA獲取的月球地形圖，參考面爲平均半徑（圖片來源：NASA）

2009年6月23日進入月球軌道的NASA月球勘測軌道飛行器（LRO），也是迄今爲止幫助人類認識月球的一大殺器，LRO攜帶的高分辨率相機，可以提供局部分辨率優於1米/像素的全月拼接影像。不管是細微的地質特徵，還是曾經的探測器和着陸器殘骸，如今的月球對人類來說，算得上是“纖毫畢現”。

LRO全月拼接影像。（圖片來源：NASA）

21世紀的深空探測，又有兩個國家加入其中，那就是中國和印度。

2017年11月，中國的首個探月任務嫦娥1號成功進入月球軌道，並完成了包括拍照、激光測高、礦物和光譜成分探測等一系列科學觀測。

2008年11月，印度的首個探月任務月船1號成功進入月球軌道，並重點探測了月球的礦物和光譜成分。

此後的2010年，嫦娥1號的備份機嫦娥2號成功進入月球軌道，並在完成了計劃探測任務之後意外飛掠小行星圖塔蒂斯，成爲第一個獲取該小行星高清影像的探測器。

2013年，嫦娥3號成功着陸月球表面，並釋放月球車玉兔號，這是人類繼美國的阿波羅號和蘇聯的月球號任務的37年以來再一次成功完成着陸器和月球車的軟着陸。

嫦娥3號着陸器及其拍攝的月表照片。（圖片來源：CAS / CNSA /The Science and Application Center for Moon and Deepspace Exploration）

而作爲嫦娥3號的備份機，嫦娥4號着陸器將於今年（2018年）底發射並計劃着陸於月球背面的南極艾肯盆地，同時釋放一個月球車，這將是人類第一次嘗試着軟陸月球背面。同時，爲了解決位於背面的着陸器和月球車與地球基站的通訊難題，將預先發射一顆中繼衛星“鵲橋號”前往地月拉格朗日L2點的環形軌道。

（圖片改編自：吳偉仁等，參見參考文獻3）

新世紀的探月舞臺，將會繼續是各國合作和競爭主戰場之一。作爲星辰大海的第一站，人類探索月球的征程，不會停止。

參考文獻：

1.Jolliff, B. L., Gillis, J. J., Haskin, L. A.,Korotev, R. L., & Wieczorek, M. A. (2000). Major lunar crustal terranes:Surface expressions and crust‐mantle origins. Journal of GeophysicalResearch: Planets, 105(E2), 4197-4216.

2.Feldman, W. C., Maurice, S., Binder, A. B.,Barraclough, B. L., Elphic, R. C., & Lawrence, D. J. (1998). Fluxes of fastand epithermal neutrons from Lunar Prospector: Evidence for water ice at thelunar poles. Science, 281(5382), 1496-1500.

3.吳偉仁,王瓊,唐玉華,於國斌,劉繼忠,& 張瑋等.(2017). "嫦娥4號"月球背面軟着陸任務設計. 深空探測學報, 4(2),111-117.

（本文中標明來源的圖片均已獲得授權）