探访月球另一面

杨羊

北京时间2019年1月3日10：26，中国第二颗月球着陆器嫦娥四号成功实现人类首次月球背面降落，并在11：40通过中继卫星传回人类历史上第一幅月球背面的地表图像，引发网络刷屏狂潮。

从嫦娥一号拍摄的全月球影像图到嫦娥二号首次实现对小行星的飞越探测，再到嫦娥三号成功实现落月梦想，中国探月工程自2004年启动以来取得一个又一个突破，对月球及深空探测的持续发展产生了重大影响。此次嫦娥四号登陆月球背面将开启人类探测月球的新篇章。

月球背面有什么？有人说有外星人，有人说有飞碟甚至二战飞机等，这些说法都没有科学依据。

1959年，苏联发射的月球2号探测器在飞越月球时第一次拍到了月球背面的图像。20世纪六七十年代，美国和苏联的月球探测器多次获得月球背面图像，阿波罗8号宇航员还飞到月球背面，看到了月球之背的荒凉景象。

21世纪以来，美国、中国、印度、日本、欧洲的探测器对月球进行了更高分辨率的探测。2009年6月19日，美国发射的月球勘测轨道器获得了分辨率优于1米的全月球影像，可以清晰辨认阿波罗登月时遗留在月球表面的月球车、登月舱等，当然也包括月球背面的高清影像。

自2003年以来，已经有包括嫦娥一号、二号、三号在内的11个月球探测器飞临月球，获得了大量月球背面的探测数据，包括地形地貌、物质成分等详细信息。

所有这些探月任务都没有在月球背面发现外星人的基地，也没有发现任何人工建筑物或人为活动的痕迹。月球背面看起来只是一片保存了几十亿年之久的荒凉大陆。

为什么地球上的人们无法观察到月亮的另一面？这要从月球最初形成时说起。

一般认为，月球形成于大约45亿年前，就在地球形成后不久。关于它的起源有多种假说，其中最受科学界青睐的是“大碰撞分裂说”——地球在形成早期受到一颗火星大小的天体撞击，撞击出的碎片逐渐形成了月球。

月球形成时的公转、自转并不同步。那时的月球在地球重力的牵引下形成了一个椭圆形的球体，其长球端面向地球。由于公转与自转不同步，月球的长球端会逐渐背离地球，但地球的引力又会将它牵拉回来。同时，这种不断的牵拉作用会影响月球的自转速度。

经过一千年左右的“拉拉扯扯”，地球逐渐调整好月球的自转和公转，实现了潮汐锁定。

人们看到的月球也并非是刚刚好的一半。因为月球的椭圆形轨道使它的自转轴相对地球倾斜，就产生了“月球的四季”，在这种情况下，我们可以多看到9%的月球，但仍有41%的月球无法看到。

在月球背面飞行和着陆的探测器由于月球本身的阻挡，不能直接与地球表面进行无线电通信。地面控制人员无法了解飞船的運行状况，也无法把测控信号传输给飞船。

飞行在月球上空数十至上百千米高度的探月卫星在通信中断的情况下还可以依照惯性保持原姿态继续飞行，而月球车或登月舱要成功在月球背面着陆就需要实时测量飞行轨道，发送测控信号以调整降落速度和着陆姿态。因此，要确保嫦娥四号在月球背面安全着陆，首先需发射一颗中继卫星，建立探测器和地面之间的通信，通过中继卫星传输数据和发送测控信号。

此外还需要解决探测器在复杂地形的安全着陆难题。月球背面到处都是高山和撞击坑，可供选择的着陆区范围只有正面的1/8。嫦娥三号着陆时可供选择的区域范围长约300千米、宽约90千米，而嫦娥四号只能在有限的撞击坑内寻找相对平坦的位置作为着陆区，选择范围长、宽各为十几千米。

在复杂的地形中，嫦娥四号要做到近乎垂直降落，着陆时间短、航程短，风险无疑较大。

接收遥远天体发出的射电辐射是研究天体的重要手段，被称为射电观测。由于这些天体的距离遥远，发出的信号十分微弱，地球上“喧闹”的电磁环境会对射电天文观测产生干扰。所以天文学家一直希望找到一片完全安静的区域，监听来自宇宙深处的微弱电磁信号。

月球背面屏蔽了来自地球的各种无线电干扰信号，因而可以监测到地面无法分辨的电磁信号，为研究恒星起源和星云演化提供重要资料。

此外，月球背面保留着更原始的状态，具有不同于正面的地质构造，对研究月球和地球的早期历史具有重要价值。