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2019年1月3日10时26分，嫦娥四号探测器在南极艾特肯盆地自主着陆•在卡门撞击坑内，人类探测器首次在月球背面软着陆。嫦娥四号携带大量先进的探测仪器。除了熟悉的各种相机外，这些仪器还包括几种可用于空间环境检测的仪器。今天，让我们来谈谈这些特殊仪器以及它们需要观察的物理现象。
月表中子和辐射剂量探测器
人类对太空的探索一直面临着高能辐射的威胁。1958年，美国第一颗人造卫星—ExplorerI卫星研究组ErnieRay这样的感叹：“MyGod,spaceisradioactive！(天哪，太空其实是放射性的！”。经过几十年的探测和研究，人们对地球附近的高能辐射环境有了相当好的了解，但月球表面的辐射环境与地球附近的辐射环境有很大的不同。月球表面没有浓密的大气，磁场也很弱。因此，太空中的宇宙射线会直接轰击月球表面的岩石和月球土壤，当宇宙线粒子与月球表面物质发生核反应时，中子就会释放出来。γ具有较强穿透力的粒子，特别是中子，辐射质量因子高于质子、电子和光子，对宇航员危害极大。
由中国和德国联合开发的嫦娥四号月球中子和辐射剂量探测器安装在着陆器上。它不仅可以检测着陆区域的中子和辐射剂量，还可以检测太阳爆发产生的质子、电子和辐射剂量α粒子。该探测器有助于科学家评估月球表面的辐射环境，为未来载人登月和月球基地的辐射保护提供基础。同时，该仪器可以直接从太阳中检测到能量粒子，以研究太阳风暴的原因和高能粒子的传播规律。
低频射电光谱仪
所谓的电实际上是一种常见的无线电波。在家里，我们可以用短波收音机听到非常遥远的地方，甚至是地球另一端发出的无线电信号，因为地球大气上层（超过60公里）有一个电离层。电离层中的大气处于部分电离和完全电离状态，它会反射或吸收低频无线电，短波信号可以在电离层和地球之间来回反射，从而传播很长的距离。
虽然电离层可以给地球带来通信的便利，但它也阻碍了电离层外低频无线电向地面的传播。来自太阳和其他宇宙天体的低频电磁波信号被地球电离层阻挡，无法到达地球地面。为了检测它们，它们只能在空间环境中进行。由于月球背面阻挡了来自地球的各种自然和人工电磁辐射干扰，这里的电磁环境非常干净，是低频射电观测的理想位置。
嫦娥四号任务中有两个低频射电探测器。一个由中国独立开发，安装在嫦娥四号着陆器上（图4），另一个由中国和荷兰联合开发，安装在中继星上“鹊桥”上面（图5）。这两个设备相互配合，可以观察和研究太阳、地球、月球、空间和宇宙天体的各种射电现象。特别是在太阳爆发时，低频射电可以用来观察和跟踪太阳爆发活动的整个过程，这对研究太阳空间的天气效应和建立太阳灾害预测模型非常有帮助。
月表中性原子探测器
太阳继续向四面八方“吹”超声波带电粒子流被称为太阳风。因为月球没有磁场，太阳风可以直接保护大气，所以“吹”当太阳风中的质子和离子作用于月球表面时，它们会反射和溅射能量中性原子（Energeticneutralatom，简称ENA）和其他粒子。同时，光线会导致月球表面充满正电荷，等离子体会导致月球表面充满负电，月球表面阴阳交界处的静电会抛出月球灰尘，所有这些物质都会抛出、溅射和反射，形成月球的逃逸层（图6）。科学家需要了解月球逃逸层形成过程中各种机制的作用，这对研究太阳系中许多类似月球的恒星（如水星、小行星等）具有重要意义。
由中国和瑞典联合开发的嫦娥四号月球中性原子探测器，安装在月球车上“玉兔”在2号上，用于测量太阳风和月球表面相互作用后产生的中性原子。在过去，人类对月球中性原子的探测是在月球轨道或地面上进行的。嫦娥四号将直接在月球表面的检测区域测量中性原子，这可以说是月球表面历史上第一次进行中性原子探测。
7月表中性原子探测器
预报中心护送嫦娥四号任务
探索和研究空间环境是嫦娥四号任务的重要科学目标之一。然而，嫦娥四号携带的先进探测仪器和嫦娥四号本身面临着恶劣空间环境的威胁，太阳爆发等活动的探测也需要空间环境预测的支持。中国科学院空间环境预测中心将继续为嫦娥四号任务提供及时准确的空间环境预测信息，护送嫦娥四号任务。
来源:中国科学院国家空间科学中心
