继2016年美国在NASA空间站中培育出第一株在外层空间开放的百日菊之后，中国的土豆和拟南芥的种子将作为嫦娥四号的“乘客”，于今年登陆月球表面，届时将在月球上开出第一朵土豆花或拟南芥花。

　　嫦娥四号今年奔月

　　嫦娥四号登月探测器原本是嫦娥三号的备份星，嫦娥三号发射成功后，曾计划不再发射嫦娥四号。2015年12月初，国防科工局组织召开探月工程重大专项领导小组第十四次会议，审议通过嫦娥四号任务实施方案调整报告、研制总要求及后续总体研制计划。

　　2016年1月14日，国防科工局宣布，嫦娥四号任务已经通过了探月工程重大专项领导小组审议通过，正式开始实施，任务将在2018年的6月发射中继星、在2018年年底发射着陆器和巡视器。

　　嫦娥四号的主要任务是着陆月球表面，继续更深层次更加全面地科学探测月球地质、资源等方面的信息，完善月球的档案资料。

　　据中科院探月总体部负责人介绍，嫦娥四号的基本架构继承了嫦娥三号的着陆器和月球车变化，但科学载荷会有很大变化。相关专家学者用了一年半时间进行论证，准备把嫦娥四号降落在月球背面。

　　充满神秘的月球背面

　　对比月球正面和背面的地形，月球背面没有正面那样的月海和月湾，地形也十分复杂。为什么会有这样的差异？科学家提出过很多假说，但只有真正进行着陆探测才有可能揭开这个谜底。

　　嫦娥四号计划探测的艾特肯盆地位于月球南极附近，是月球上最大的环形山，也是月球最大、最深和最古老的盆地，是月球背面一系列独特地质构造的典型代表。艾特肯盆地的底部很多区域从未见过阳光，可能存在大量的水冰，而它的边缘山脉却有部分地区常年沐浴在阳光之间，因此，它或许会是人类开发月球的最理想区域之一。

　　2016年6月，在国家“十二五”科技创新成就展上，中国国家航天局探月与航天工程中心副主任刘彤杰透露，中国计划于2018年5月底或6月初将嫦娥四号的中继卫星发射至地月拉格朗日L2点的Halo轨道上，并在约半年后发射嫦娥四号的着陆器和巡视器，对月球背面南极艾特肯盆地开展着陆巡视探测。

　　利用中继星实现地球与月球背面的通信，是中国人的创举。嫦娥四号任务的难点之一在于人类在地球上无法与月球背面直接通信。通过朝地月拉格朗日L2点发射一枚中继卫星来中转通信，让月球处于地球和中继卫星之间，可以较低成本有效解决这一问题。

　　2017年12月，探月与航天工程中心宣布嫦娥四号任务计划于2018年执行两次发射：上半年发射嫦娥四号中继星，下半年发射嫦娥四号探测器。该中心还宣布从2017年12月19日至2018年3月6日向全球民众实名征集寄语，所有参与者的姓名和优选的两万条寄语将会搭载在嫦娥四号中继星上，飞向深空开启探月之旅。

　　罐子里的“生态圈”

　　月球上面没有气压，重力只有地球的六分之一，它的1天时间相当于地球上的14天，而接着就是两周的黑夜。那里没有碳，而碳是植物进行光合作用不可或缺的元素。寻找在月球上种植植物的方法，比将人类送上月球更具挑战性。譬如说，月球环境是真空的，白天温度能达到一百多摄氏度，夜晚却降到零下一百多摄氏度，加上微重力、太阳辐射强、高能粒子冲击等，给动植物的生长带来极大的困难。

　　根据已知的动植物生长知识，中国科学家创造了一个能在月球上面适应动植物生长、实现生态循环的小空间——“月面微型生态圈”。该项目历时两年多的试验，终于在2017年9月完成正式品，将于2018年年底发射。

　　“月面微型生态圈”是模拟动植物在地球上的生存环境，由特殊铝合金材料制成的一个圆柱形“罐子”，高18厘米，直径16厘米，净容积约0.8升，总重量3千克。罐子虽然不大，内部却大有乾坤，里面零部件达40个，聚集了机械、控制、环境、生物、光学、能源等多学科交叉的研发团队的智慧。这次实验的主要目的是观察植物在月球上的光合作用，并为下一步科研活动提供更大的可能性。

　　为了让“罐子”里温度恒定，研究人员给“月面微型生态圈”穿上了保温服，并安装了根据应用在建筑温控上的优势研制出的新型空调。然后，研究人员又利用太阳能电池控制温度，保证微型生态圈和照相机等一些耗电器材的运作。

　　由于“罐子”里资源有限，生活在里面的动植物占用空间不能过多，加上月球上没有大气传递热量，昼夜温差大，因此所选的植物种子必须满足个子小、耐高温、耐冻、抗辐射和抗干扰等多种因素。

　　试种两种“月球植物”

　　经过上千次的筛选后，土豆、拟南芥、蚕脱颖而出，成功获得任务榜上的指定名额。除了土豆、拟南芥两种植物的种子和蚕卵之外，“罐子”里面还放有土壤、养分、空气等动植物生长需要的元素，以及记录动植物生长的微型摄像机和照相机、调节温度的空调、提供能源的电池等。

　　有了恒温的保障，“罐子”里的温度会保持在零下10摄氏度到30摄氏度之间，土豆和拟南芥通过光导管吸收月球表面的自然光进行光合作用，释放氧气供养生态圈里的“消费者”——蚕卵，然后蚕卵排出二氧化碳和生活垃圾提供给植物种子，循环往复。如此一来，一个“小小生态圈”就将初现形态了。预计在三个月后，拟南芥有望在月球上顺利开出第一朵花。

　　从发射准备到飞行登月这两个月里，为了让动植物在指定时空中生长，研究人员进行了大量试验，以保证动植物在旅途中沉睡，到达月球后再被唤醒。据该项目的总指挥谢更新教授介绍，通过“月面微型生态圈”观察低重力、强辐射条件下植物种子的生长全过程，能验证月球环境对植物种子的呼吸作用和植物的光合作用会有怎样的影响。

　　当两种植物在月球表面开出第一朵花，并结出新的种子；当土豆真的成长起来；或许就意味着能够解决未来人类进入太空生存的食物来源问题，这次实验的价值将更加重大。人类对外层空间的好奇和探索从未停止，或许在不久的将来，人类移居月球就不再是梦。

　　选自《知识窗》2017年09期