從中國(guó)研制第一顆科學(xué)衛(wèi)星——雙星計(jì)劃開(kāi)始，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心的科學(xué)家就和瑞典空間物理研究所的科學(xué)家有了首度合作。

時(shí)隔十?dāng)?shù)年，在嫦娥四號(hào)國(guó)際載荷工作中，兩位老朋友再度聯(lián)手，研制出國(guó)際上首個(gè)可以在月表直接探測(cè)中性原子的儀器——中性原子探測(cè)儀。

“月球是一個(gè)天然的實(shí)驗(yàn)室，太陽(yáng)風(fēng)和月表的相互作用，可以類比到其他的行星體上，對(duì)未來(lái)的科學(xué)研究提供重要的科學(xué)數(shù)據(jù)?！敝蟹绞紫瘜＜摇⒅锌圃嚎臻g中心研究員張愛(ài)兵說(shuō)。

太陽(yáng)風(fēng)吹呀吹 中性原子飛呀飛

太陽(yáng)風(fēng)是一種跟空氣流動(dòng)很相似的“風(fēng)”，只不過(guò)它吹的不是氣體分子，而是太陽(yáng)上層大氣射出的超聲速等離子體帶電粒子流。

由于太陽(yáng)風(fēng)中的粒子會(huì)干擾通訊系統(tǒng)，它一直讓人類倍感恐慌。2006年12月13日，一次太陽(yáng)風(fēng)暴曾經(jīng)對(duì)我國(guó)短波無(wú)線電通信造成嚴(yán)重影響，使得廣州、海南、重慶通信中斷達(dá)3小時(shí)之久。好萊塢大片《2012》《末日預(yù)言》等也曾展現(xiàn)過(guò)人類對(duì)于太陽(yáng)風(fēng)襲擊地球的恐懼。

這種恐懼同時(shí)也演化成了科學(xué)家的研究方向，在沒(méi)有磁場(chǎng)、大氣保護(hù)層的“月球?qū)嶒?yàn)室”里，他們決定近距離且直觀地看一看太陽(yáng)風(fēng)與月球表面的作用機(jī)制。

“最早，人們以為太陽(yáng)風(fēng)里的離子和電子是被月表吸收了，但是，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的研究后，科研人員發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)風(fēng)離子打到月表后，會(huì)反射回來(lái)，反射回來(lái)的粒子里，有一部分仍然是離子狀態(tài)，還有一部分則獲得了電子，從離子狀態(tài)變成了原子狀態(tài)，成為中性原子?！睆垚?ài)兵說(shuō)。

與此同時(shí)，就好比“一石激起千層浪”，太陽(yáng)風(fēng)里的高速粒子打到月球表面后，也會(huì)將月球表面物質(zhì)濺射起來(lái)。

“最終，濺射出的中性原子也會(huì)因?yàn)閾碛幸欢ǖ乃俣群湍芰?，出現(xiàn)‘逃逸’，形成月球的外逸層?！睆垚?ài)兵說(shuō)。

除此之外，太陽(yáng)風(fēng)和月表作用會(huì)對(duì)月球環(huán)境產(chǎn)生什么樣的影響，也是科學(xué)家希望探索的內(nèi)容。

“有科學(xué)家猜測(cè)，太陽(yáng)風(fēng)里的氫離子和月表的氧相擊，可能會(huì)產(chǎn)生水，月球上的水可能與太陽(yáng)風(fēng)打到月球表面有一些關(guān)系，雖然這還不是一個(gè)定論，這也是我們想要搞清楚的內(nèi)容?！睆垚?ài)兵說(shuō)。

創(chuàng)造探月新歷史 首次月表直接探測(cè)

這次，嫦娥四號(hào)上搭載的中性原子探測(cè)儀，主要目標(biāo)就是在月表上測(cè)量太陽(yáng)風(fēng)和月表相互作用之后產(chǎn)生的中性原子，包括太陽(yáng)風(fēng)本身的離子獲得電子后產(chǎn)生的中性原子，和月球表面被濺射出的中性原子。

印度的首顆繞月人造衛(wèi)星“月神一號(hào)”曾經(jīng)搭載過(guò)中性原子成像儀，但和其他探月衛(wèi)星一樣，都是在環(huán)月軌道上對(duì)中性原子進(jìn)行探測(cè)。

“我們這次要做的是在月表巡視區(qū)直接測(cè)量中性原子，可以說(shuō)是人類探月史上首次在月表開(kāi)展中性原子探測(cè)。以往的探測(cè)就好像是用肉眼看中性原子，這次，我們是拿著放大鏡近距離、仔細(xì)地看?！睆垚?ài)兵說(shuō)。

過(guò)去人類在環(huán)月軌道對(duì)中性原子的探測(cè)，曾發(fā)現(xiàn)了一些超出預(yù)期的現(xiàn)象，留下了一些未解之謎，例如，人們發(fā)現(xiàn)中性原子和太陽(yáng)風(fēng)在密度、速度比率上沒(méi)有直接關(guān)系等，而這些謎題也為此次探測(cè)指出了方向。

“這次我們?cè)谠卤砜梢赃M(jìn)行實(shí)地觀測(cè)，隨著月球車在月表移動(dòng)到不同位置，可以觀測(cè)到月表不同的地形地貌，進(jìn)而觀測(cè)到太陽(yáng)風(fēng)與月表相互作用的不同過(guò)程，有望解決過(guò)去遺留的類似科學(xué)問(wèn)題。”張愛(ài)兵說(shuō)。

碰撞與交流中 航天文化再度對(duì)接

作為搭載在嫦娥四號(hào)巡視器上的國(guó)際載荷，中性原子探測(cè)儀由瑞典空間物理所負(fù)責(zé)研制，中國(guó)科學(xué)家參與設(shè)備的性能測(cè)試及交付后的相關(guān)工作。

張愛(ài)兵介紹，中國(guó)與瑞典在科學(xué)衛(wèi)星載荷上，已經(jīng)有了很長(zhǎng)的合作歷史。

最開(kāi)始的合作是在中歐合作研制的我國(guó)第一顆空間科學(xué)衛(wèi)星——雙星計(jì)劃時(shí)。雙星計(jì)劃中有一臺(tái)測(cè)量地球軌道環(huán)境下中性原子情況的中性原子探測(cè)儀，就是由中國(guó)科學(xué)家和瑞典科學(xué)家合作完成。

2009年，中國(guó)發(fā)起的“螢火一號(hào)”火星探測(cè)計(jì)劃中，中國(guó)科學(xué)家與瑞典科學(xué)家再度合作，雙方分別研制其中一個(gè)載荷的一部分，然后集中在一起形成了一個(gè)載荷包，用于測(cè)量火星離子和電子的情況。

此外，在中科院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)中，中國(guó)科學(xué)家和瑞典科學(xué)家也曾聯(lián)手完成一些預(yù)先研究項(xiàng)目。

“由于雙方合作次數(shù)比較多，所以在嫦娥四號(hào)的合作上非常順利?！睆垚?ài)兵說(shuō)。

當(dāng)然，盡管順利，但合作中難免會(huì)有碰撞和交流，“新的合作加深了兩國(guó)航天文化的交流。”張愛(ài)兵說(shuō)。

按照中方的相關(guān)規(guī)范，中方在國(guó)際載荷接管復(fù)查過(guò)程中要確保接口安全，包括接口設(shè)計(jì)和元器件等的安全，不能影響其他載荷的工作，更不能影響嫦娥四號(hào)整體任務(wù)。

“一開(kāi)始對(duì)方不能理解，但是通過(guò)交流，他們還是按照我們的要求做了相關(guān)工作，并把相關(guān)資料提供給中方。此次合作再一次體現(xiàn)了我國(guó)航天精益求精的作風(fēng)，而這樣的工作作風(fēng)也讓瑞典科學(xué)家十分認(rèn)可中國(guó)科學(xué)家的工作?！睆垚?ài)兵說(shuō)。

未來(lái)，中國(guó)和瑞典將共同利用科學(xué)數(shù)據(jù)開(kāi)展科學(xué)研究，為此，中方已經(jīng)組織了專門的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)?！半p方將會(huì)協(xié)同工作，共同利用好這臺(tái)儀器的科研數(shù)據(jù)?！睆垚?ài)兵說(shuō)。