3.2.1 举头望明月
仰望星空，经常映入眼帘的，总是那个大大的银色的圆盘——月亮。
“举头望明月，低头思故乡。”（唐·李白·静夜思）
月亮不只是引起乡愁，还引发情思，让人为住在广寒宫（我国古代对月亮的戏称）里的嫦娥可惜：“嫦娥应悔偷灵药，碧海青天夜夜心。”（唐·李商隐·嫦娥）
月亮也不只是引发诗兴情思，更令人向往。
人类如果飞离地球，第一个想去的地方就是月球。因为月球是所有天体中，人类投去目光最多的星球，也是人类视觉中最大的星球。它温柔的银色和周期的阴晴圆缺，给人类以无限的遐想。从嫦娥奔月、吴刚折桂到飞弹绕月、月界旅行，不但中国有许多关于月亮的美妙传说，西方人也同样对夜空中的这个银盘充满了想象。
在英国中世纪小说《月中人》中，作者描述了这样一个月亮：那里没有绝望，没有动乱，也没有战争；月球上的居民们讲着音乐一般的语言，有着和地球人相似的长相，只是头要大一些，这使得月球居民比地球人更加聪明……
而在1865年法国出版的科幻小说《从地球到月球》中，科学知识丰富的著名科技幻想作者凡尔纳正确地预言了火箭发射、失重、变轨飞行、海上回收等航天活动中的基本情况，同后来航天科学发展的实际情况有着惊人的相似。
人类不只是幻想着探访月球，还尝试以各种方式观测和研究月球。
第一个系统观测月球的人是意大利天文学家伽利略。1609年，伽利略用一架直径不到3厘米的自制望远镜观测到了月球。尽管非常不清晰，伽利略仍然发现，月球并不像当时的天文学家宣称的那样光滑，而是一个凹凸不平的球体。伽利略的观察不仅颠覆了很多人类已知的“成果”，也颠覆了宗教的教义，这就使得他的研究不但没有得到承认，反而遭到了当时主流学者的反对。但是，任何反科学的潮流，都阻挡不了科学前进的步伐。在科学家的持续努力下，终于揭开了月球神秘的面纱。
月球，俗称月亮，古时又称太阴、玄兔，是地球唯一的天然卫星，并且是太阳系中第五大的卫星。月球的直径是地球的1/4，质量是地球的1/81.月球是太阳系内密度第二高的卫星，仅次于木星一号卫星，它的自转与公转同步（潮汐锁定），因此始终以同一面朝向地球。朝向地球的这一面有着黑暗的火山熔岩海，中间夹杂着明亮和古老地壳的高地和凸（t）出的陨石坑。这些密集的陨石坑就是月球表面著名的环形山。
虽然月球的表面非常黑暗，反射能力与煤炭相似，但它仍是天空中除了太阳之外最亮的天体。由于月球在天空中非常显眼，再加上规律性的月相变化，月球自古以来就对人类文化如语言、历法、艺术和神话等产生了重大影响。月球的引力影响造成地球海洋的潮汐和每一天的时间延长。月球现在与地球的距离，大约是地球直径的30倍。而月球与太阳的大小比率与距离的比率相近，使得它的视大小与太阳几乎相同，当月球在轨道上运行到太阳与地球之间时，就形成日食，这时月球可以完全遮蔽太阳而形成日全食。
月球是一个已经基本固化的天体，它拥有月壳、月函和月核。月球的内核富含固态铁，半径大约为240千米，此外还有一个流体的外核，其主要成分是液态铁，半径约为300千米。月核周围是部分熔融的边界层，约有500千米宽度边界层结构是在45亿年前月球形成不久之后，由月球岩浆海通过分离结晶形成的。岩浆海的结晶可以经沉淀形成由镁铁质和沉积的橄榄石、斜辉石和斜方辉石等矿物组成的月函。3/4的岩浆海结晶之后，可能形成密度较低的斜长石并浮在月壳的顶部。最后才由液体结晶的部分会被夹在月壳和月函之间，并且含有大量不相容和发热的元素。与此相符的是从月球轨道上遥感绘制的月球地质化学图也显示其月壳几乎都是由斜长岩组成。通过对部分熔融的月函喷发出的熔岩流冷凝下来的月岩样本的研究，科学家确认月函含有比地球更丰富的铁，其主要成分是镁铁质。通过地球物理技术发现月壳的平均厚度约为50千米。
在月球表面上用肉眼可以清楚看见的黑暗的、相对平坦的平原，被称为月海，这是因为早期的天文学家认为这些地方充满了水。现在，我们知道这些黑暗部分是古代火山爆发后熔岩浆在洼地凝结成的广大玄武岩，与地球的玄武岩类似，月海中的玄武岩含有丰富的铁，但完全缺乏因水流过而出现的矿物。大多数喷发的熔岩浆流入与撞击盆地相连接的洼地，形成月海。现在科学家已经在月球正面的月海中发现几个拥有盾状火山和火山穹顶的地质分区，这些是熔岩浆凝结形成月海的证据。几乎所有的月海都位于月球正面，占正面面积的31%，相比之下，在月球背面只有少数的月海，只占背面面积的2%。
月球上较亮的部分被称为高地，因为它们高于大多数的月海。经辐射定年测定，它们是于44亿年前形成的，这意味着这些高地可能是由月球岩浆海形成时的斜长岩堆积所产生的。月球上没有任何一个主要的山脉被认为是由地质构造事件产生的，这和地球的情况刚好相反。
3.2.2 登陆月球
从1958年美国和苏联启动探月计划开始，世界发达国家和航天大国都先后开展了多种类型的深空探测活动。改革开放后的中国，也迅速成为世界航天俱乐部中的重要成员。
现在，全世界进行过月球探测的国家有美国、俄罗斯和日本，已经开展的月球探测活动123次。
1959年，苏联的无人登月器“月球2号”成为第一个到达月球的人造物体。
5年以后，美国的“徘徊者7号”月球探测器在月球上成功硬着陆。
1969年7月20日，人类迎来了航天史上的重要一刻。美国宇航员阿姆斯特朗和他的同伴奥尔德林成功登上了月球，并留下了人类在外太空的第一个脚印。从1969年开始3年中，共有12名美国宇航员登上了月球。
在那个年代，所谓的“冷战时期”美国和苏联都在这场狂热的登月竞赛中投入了天文数字的资金和设备，多少都带有政治色彩。当狂热开始降温以后，随即而来的是长达20多年的沉寂。
直到1994年，美国宇航局再次发射了“克莱门汀”号环月探测器，重新启动探月计划。进入21世纪，日本、印度也加快了进军月球的步伐。
在近50年的月球探测史上，人类为了这个执着的梦想付出了不菲的代价。人类探测月球的成功率不到50%，美国进行的56次探月试验失败43次，苏联也有19次失败的记录。在早期探月活动中，高发的火箭故障率是导致探测行动失败的主要原因，随着火箭技术的发展和成熟，近年来探月活动的大部分故障主要集中在探测器上。
尽管有这些挫折，但是人类并没有停止探索月球的步伐。在向月球进军的队伍中，加进了中国人的身影。
中国月球应用科学首席科学家欧阳自远介绍了中国探月工程启动的历史。
1978年，当一块1克重的月岩样品作为美方礼物被送到北京后被一分为二，当时43岁的科学家欧阳自远拿到了0.5克。“我的研究，就是从那一块0.5克的月球岩石样品开始的。”
其实，早在1962年，中国人就开始了对月球的探索。其中的艰难和曲折，却很少有人知晓。由于历史原因，中国的研究机构只能收集研究国外公开的数据资料，但中国科学家们坚持不懈，几十年来，形成了一批年龄和知识结构合理的基础研究队伍，为今天的探月工程奠定了良好的基础。
1994年，中国科学家正式提出探月构想。在将近10年的过程中，围绕“探月有没有必要，是否可行”等问题，科学家们进行了反复的论证。
2003年，“嫦娥工程”正式启动。工程规划为3期，可以简称为“绕落回”三步走，计划在2020年前依次完成绕月探测、落月探测和无人采样返回。
2007年10月24日18时05分发射第一个探月卫星“嫦娥一号”。2010年10月1日18时59分发射第二个探月卫星“嫦娥二号”。迄今为止，探月一期工程已经圆满完成，探月二期工程正在实施，探月三期工程正在论证。探月三期工程的核心是完成无人月球表面采样返回，具体而言，着陆到月面后将进行撞取和采取两种方式的采样，然后通过上升、月地转移和高速载人返回等一系列过程，将月球样品返回地球，进行详细的实验分析。
2013年12月10时30分发射“嫦娥三号”月球软着陆器，并携带一个“月球车”玉兔号，于12月10日成功降轨，发回了两台月球装置互拍的照片。进行首次月球软着陆和自动巡视勘测，建立位于月球背面的太空天文站。
预计2017年发射“嫦娥四号”月球软着陆器，进行首次月球样品自动取样并安全返回地球，在地球上对样品进行分析研究。
3.2.3 为什么要探测月球
在过去的人眼里，月球只不过是个死气沉沉的蛮荒之地，布满大大小小的环形山，也就是陨石坑。但是，随着人类探月工程的进展，人们逐步认识到，月球是一个极其丰富的资源宝库。最关键的是，地球上的能源正在逐渐枯竭，而月球上的能源开发后，保守地估计也够人类用上几万年。
目前月球上已知有100多种矿物，其中有5种是地球上没有的。在月球表面厚厚的尘土里，蕴藏着一种非常重要的能源——氦3.它在地球上十分罕见，是可控核聚变的主要原料之一。目前，国际上正在加快可控核聚变反应堆的建设。利用100吨氦3原料，核电站所产生的电能就大约可供全球使用1年。而据估算，月球上的氦3储量竟有100万～500万吨之多。这当然是令人兴奋的消息。
自阿波罗登月计划轰动世界之后，月球探测沉寂了几十年。但随着科学家对月球认识的加深，以及火星探测罕有成就之后，世界各国又重新将目光投向离自己最近的星球——月球，这不仅仅出于人类探索宇宙的科学目的，也有经济利益的考虑，最终目的是要为人类社会的可持续发展找到一条新的道路。
“我们要回到月球，并将在那里一直待下去。”美国前总统老布什曾发出这样的宣言。鉴于地球上资源争夺引起的争端不断，为了防止这种现象向其他星球蔓延，1984年，联合国通过了《关于各国在月球和其他天体上活动的协定》（简称《月球协定》），规定月球及其自然资源是人类共同财产，任何国家、团体和个人不得据为己有。
事实上，不仅仅开发月球资源会获得巨大的经济效益，单是航天技术就会带动社会经济的发展。美国的整个阿波罗登月计划共获得了3000多项专利，20世纪70～80年代全世界的高新技术产业发展也因此受益。据统计，在阿波罗计划上投入的每1美元平均带来了5美元的效益。
随着一部分月球资源信息的公开，一个新的月球探测热潮已经到来。美国不久前宣布了“新前锋月球探测计划”，明确今后的深空探测以月球为主；欧洲空间局则计划在2020年之前分4个阶段进行月球探测，最后将完成月球基地建设，宇航员进驻永久性月球基地，年内将发射首颗月球探测器；日本计划将发射“月神号”月球探测器；印度也提出了自己的探月计划；甚至连美国的一些私人公司也加入了探月热潮行列，计划发射探测器。
中国的月球卫星上将安装成像光谱仪等仪器，获取月面三维影像，制作出高精度、大比例尺、立体的月球地图。美国曾经对月球上的铀、钾等5种资源进行勘探，我国将在月球勘探14种资源的详细分布。
中国探月计划中精彩的一节是月球探测器在月球上软着陆，同时派出月球车巡视探测。探测地点将根据第一阶段月球卫星拍回的精密“地图”来圈定，具体探测对象是着陆区的土壤、岩石、环境，这将为建设月基天文台，进一步开展月球研究打好基础。
发射月球机器人将是探月工程的高潮。通过月球车、机器人等在月球上进行实地巡回探测，广泛采集样品，最终将这些珍贵的月球样品带回地球。我国科学家在对样品进行充分研究之后，将揭开我国航天事业新的一页：载人登月并建立月球基地。
3.2.4 求解月球之谜
除了探测月球上的矿物资源之外，探月工程对于解开月球之谜，进一步了解太阳系和宇宙的形成和变化也是极具积极意义的。
有些月球之谜，通过探月工程已经找到了新的答案，而有些月球之谜，在人类没有在月球上建立科学考察基地进行实地考察以前，是难以解答的。
首先是月球起源之谜。
对于月球的起源，科学家提出3种理论，它们全都有缺陷，但是美国的阿波罗探月计划已经证明，其中看来可能性最小的理论反而是最佳理论。有些科学家认为，月球是和地球一起，于46亿年以前从一团宇宙尘埃中生成的。另一种理论认为月球是地球的孩子，也许是从太平洋地区分离出去的。然而阿波罗登月探险的结果表明，地球和月球的结构成分差别很大。因此，有一些科学家提出了另一种假说，即俘获说。他们认为，月亮是偶然闯入地球引力场，而被锁定在目前的轨道上。可是，要从理论上解释这过程的机制，难度相当大。因此，上述3种理论全都难以站得住脚。
其次是月球年龄之谜。
令人惊异的是，从月球带回的岩石标本，经分析发现其中99%的岩石的年龄要比地球上年龄最大的岩石更加年长。阿姆斯特朗在寂静海降落后拣起的第一块岩石的年龄是36亿岁，其他一些岩石的年龄为43亿岁、46亿岁和45亿岁。它们几乎和地球及太阳系本身的年龄一样大，地球上最古老的岩石是37亿岁。1973年，世界月球研讨会上曾测定一块月球岩石年龄为53亿岁。更令人不解的是，这些古老的岩石都采自科学家认为是月球上最年轻的区域。根据这些证据，有些科学家提出，月球在地球形成之前便已在星际空间形成了。真是这样吗？这要在月球上寻找答案，因为月球上大量环形山是另外的陨石撞击开形成的，这些样品是不是真的代表月球，只有到月球上广泛地采样，才能做出结论。
还有一个月球发出空心球似的声音之谜。
在阿波罗探险过程中，废弃的火箭第三节推进器会“轰”地一下撞在月球表面。据美国航空航天局的文件记载，这样的响声听起来仿佛是一个大铃铛的声音。难道月球是空心的吗？这也是一个只有到月球上探测才能解开的谜团。
除了以上所说的月球谜团之外，还有诸如月球上的不锈铁之谜、月球放射性之谜、月亮的磁场之谜、月球内部神秘的物质聚集点之谜等，都需要到月球上探测才能一一解开。
由于人类已经多次登上过月球，因此，人类在月球建立科技考察基地只是时间问题，已经不存在技术障碍。
对人们来说，具有更大诱惑力的星球不是月球，而是火星。
