2019年1月3日上午10點26分，“嫦娥四號”探測器成功著陸在月球背面東經(jīng)177.6度、南緯45.5度附近的南極-艾特肯盆地內(nèi)的馮·卡門撞擊坑內(nèi)，并通過“鵲橋”中繼星傳回了第一張近距離拍攝的月背影像圖。
落月后，通過“鵲橋”中繼星的“牽線搭橋”，“嫦娥四號”探測器進(jìn)行了太陽翼和定向天線展開等工作，建立了定向天線高碼速率鏈路，實現(xiàn)了月背和地面穩(wěn)定通信的目標(biāo)。
“嫦娥四號”是人類探測器第一次實現(xiàn)在月球背面著陸。其實早在中國“嫦娥三號”之前，人類已經(jīng)在月球正面有過20個著陸器，然而背面為0個。
當(dāng)年，美國和前蘇聯(lián)都曾計劃對月球背面實施著陸，但是最后都以失敗告終。人類首次看到月背是在1968年，“阿波羅八號”在進(jìn)行載人登月任務(wù)試驗的時候，宇航員威廉·安德斯從月球上空看到的。從那時開始，“阿波羅十號”一直到“阿波羅十七號”的宇航員都曾看到過月球的背面，但因技術(shù)等種種問題從來沒有降落過。
首先月球背面著陸技術(shù)實現(xiàn)難度大。實現(xiàn)月球背面著陸首要解決的就是如何實現(xiàn)地球與探測器之間的通信。
為什么我們在地球上看不到月球的背面呢？地球巨大的引力把月球鎖得牢牢的（潮汐鎖定），使它圍繞地球一圈的公轉(zhuǎn)周期完全等于自身轉(zhuǎn)動。從地球上就只能看到當(dāng)初它被固定朝向地球的一面，這也就是月球背面形成的原因。
如果要實現(xiàn)月球背面著陸，先要解決月球?qū)τ诘厍蚝吞綔y器間信號的阻擋。目前唯一可行的辦法就是布置一顆信號中繼衛(wèi)星，為著陸器做準(zhǔn)備和全程信號支持。
這個理論看上去很簡單，但實施起來技術(shù)難度還是很大的。從20世紀(jì)六十年代開始，NASA（美國宇航局）就一直在提設(shè)想、論證，但從未實踐過。中國通過一系列的月球探測衛(wèi)星發(fā)射后，終于在2018年5月份成功部署了“鵲橋號”中繼衛(wèi)星；在月球背后6.5萬公里之外的地月拉格朗日二點附近halo軌道簇上運行，這也是國際上首次實現(xiàn)月球拉格朗日L2點中繼與探測。同時還有個小插曲：美國科學(xué)家在了解中國的相關(guān)計劃后，希望中國能夠?qū)ⅰ谤o橋號”中繼衛(wèi)星的工作時間設(shè)計得更長一點，還請求“嫦娥四號”探測器在月背著陸時幫助美方放置信標(biāo)機(jī)。
然后著陸區(qū)域的著陸條件也是一個巨大的考驗，“嫦娥四號”著陸全程“盲操”，全靠自主系統(tǒng)進(jìn)行操作。月球背面沒有像樣的平坦地形，而密布的隕石坑和縱橫的溝壑是主要地形特點。尤其是著陸區(qū)南極-艾特肯盆地的地形異常復(fù)雜，最大落差高達(dá)16.1千米。
著陸主核心區(qū)域的馮·卡門環(huán)形山是太陽系中已知最大的撞擊坑之一，而且地形復(fù)雜度更高。由于降落時地球傳輸?shù)闹笓]信號需要中繼衛(wèi)星“鵲橋號”中轉(zhuǎn)，所以無法保證地球指令和“嫦娥四號”的應(yīng)答同步，所以“嫦娥四號”必須通過GNC自主操控系統(tǒng)在無人指揮的情況下自行決定如何降落。
綜合以上幾個問題，“嫦娥四號”對于中國以及人類航天都有重要意義。三個首次：即國際上首次月球背面軟著陸和巡視探測；國際上首次月球拉格朗日L2點中繼與探測；國際上首次月基低頻射電天文觀測。
“嫦娥四號”完成著落后，還要完成以下實驗：
空間探索
除了對于月球背面進(jìn)行地形探索外，還要收集月球背面的晝夜溫度，月壤溫度等數(shù)據(jù)。除此之外，由于月球自身屏蔽了來自地球的各種無線電干擾信號，在那里我國科學(xué)家能借助“嫦娥四號”獲取來自宇宙深處更為純凈的信號，窺探宇宙大爆炸的秘密。
生命實驗
為了探索生物在月球環(huán)境的生存狀態(tài)?！版隙鹚奶枴睂⒚藁ā⒂筒?、土豆、擬南芥、酵母和果蠅6種生物裝在特制的生物試驗艙內(nèi)進(jìn)行孵化繁殖。載荷罐體分別裝置了“空調(diào)系統(tǒng)”、光導(dǎo)管和水倉室。罐子的保溫層，能經(jīng)受月表面劇烈溫差的考驗；內(nèi)部裝有自動調(diào)節(jié)溫度的“空調(diào)系統(tǒng)”，通過溫度傳感器保證環(huán)境在25℃左右。
這6種生物組成了一個迷你的“生態(tài)圈”，馬鈴薯、擬南芥、油菜、棉花等植物通過載荷頂部蓋板上的光導(dǎo)管吸收月面自然光，進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧氣和食物，供所有生物“消費”；作為“消費者”的果蠅和作為“分解者”的酵母，則會消耗氧氣產(chǎn)生二氧化碳，供給植物進(jìn)行光合作用；此外，酵母可以分解植物和果蠅廢棄物而生長，酵母又可以作為果蠅的食物。在今后一段時間將會觀察這些種子和微生物以及果蠅生長發(fā)育情況。這個迷你“生態(tài)圈”高度自給自足，上述的一連串生物活動，都可以在沒有外界干預(yù)的情況下維持很長一段時間，唯一需要額外攜帶的，就是植物可水倉室攜帶了一個裝有18ml生物專用水的水袋和電磁泵，著陸器落月并加電后，接到地面指令讓電磁泵工作，將水袋中的水通過水管釋放到生物艙表面，為生物生長提供水分。
國際合作
中國科學(xué)家將與眾多國際機(jī)構(gòu)共同完成多個實驗。此次“嫦娥四號”攜帶了荷蘭研制的低頻射電探測儀，用于聆聽遙遠(yuǎn)宇宙的聲音；利用德國研制的月表中子與輻射劑量探測儀，“勘探” 深埋月下的“礦藏”；還將利用瑞典研制的中性原子探測儀，測量太陽風(fēng)粒子在月表的作用等。
2019年底，我國還會按計劃發(fā)射“嫦娥五號”，接著“嫦娥六號”和“嫦娥七號”會對月球的南極進(jìn)行探測分析，隨后的“嫦娥八號”則是為各國一起共同構(gòu)建月球科研基地做一些前期探索。當(dāng)然具體實施計劃和步驟還會根據(jù)研究探測結(jié)果等一系列因素進(jìn)行調(diào)整。
