月背寂寞亿万载喜迎“嫦娥”舞翩跹

科学研究表明，在地球上用肉眼或天文望远镜只能观测到约59%的固定的那一部分月面。随着科技发展，月亮背面那层神秘面纱逐渐被我们揭开。

早在1959年，苏联的“月球三号”探测器首次拍摄到月球背面，并把图像成功传回地球，制作了世界上第一个月球仪。1968年12月，阿波罗8号完成环月飞行后返回地球，三位宇航员成为第一次用肉眼看到月球背面的人类。其中一位宇航员William Anders这样形容他看到的月球背面景象：月球的背面看起来就像是我家孩子们玩了一段时间的沙堆，到处坑坑洼洼，乱糟糟一片。1962年，美国宇航局的“徘徊者”月球探测器由于计算机出现故障无法工作，最终撞击在月球背面粉身碎骨，成了首颗在月球背面硬着陆的探测器，当然没有发回任何有用的资料。之后，美国宇航局通过“月球轨道飞行器”项目系列探测器获取了大量有关月球背面的信息。

月球背面与正面的地形有很大不同。在月球的正面，分布大量的月海，占正面总面积的31%。月海并不是月球上的海洋，而是指月面上比较低洼的平原。在月球背面则布满了大大小小的环形山，月海面积仅占1%。

嫦娥四号的着陆点位于月球背面南极的冯·卡门环形山，它是一座巨大的古撞击坑，直径大约180千米，形成于45.5亿～39.2亿年前。冯·卡门环形山位于更大的艾特肯盆地中。该盆地是太阳系内已知的最大、最古老的撞击坑。该盆地保存了原始月壳的岩石，收集这个区域岩石的数据可以帮助科学家们更好地理解月球的组成，具有极高的科学研究价值。

为什么月球固定一面对地球？

现在，月球绕地球公转一圈和月球自转一圈的时间，都是28天左右，在天文学中，这叫同步自转。因此表现出来就是月亮总是以固定一面朝向地球。

然而，有研究表明，月球形成早期，自转速度比现在快多了。数亿年来，月球自转速度不断变慢，慢到自转和公转时间几乎一样，才导致它始终一面对着地球。那谁给月球自转踩了刹车呢？

首先，潮汐力难辞其咎。地球和月球相互绕转，且相互具有万有引力，彼此都会给对方施加潮汐力。月球在绕地球转时，会受到地球带来的潮汐力。地球潮汐力让月球正对和背对地球的面都鼓起来，并在月球内部形成不断涌动的固体潮。这种固体潮导致月球幔层之间不断摩擦，转变为月壳内部的热能。几十亿年，这可以耗散月球部分动能，让月球自转减缓。不过，潮汐力这种作用很小，不能直接给月球自转踩刹车。

有天文学者认为，最直接的刹车机制是地球与月球之间的力矩作用。力矩是指作用力使物体绕着转动轴或支点转动的趋向。月球在逐渐变扁的过程中，依然要在绕着地球公转的同时自转。想象在月球内部，有一条与地心和月心连线方向一致的长轴。长轴在瞬间是指着地心的，但由于月球要自转，下一瞬间这条长轴就会偏过去，不再指着地心。这时，来自地球的潮汐力对月球这个长轴的两端都会产生力矩。这个力矩与长轴偏移过去的方向相反，也就是跟月球自转方向正好相反。这会直接改变月球自转的角动量，导致月球自转速度逐渐减慢。

总之，由于以上原因，月球自转逐渐变慢，直到自转周期和公转周期相差无几，而使月球只能有一面背对地球，也就被地球“潮汐锁定”了。

在宇宙中，受潮汐力和力矩的影响，所有的行星-卫星系统，甚至恒星-行星系统都在趋向于这种结果。只不过，这个过程非常之慢，可能在实现潮汐锁定之前，天体系统就消亡了。或许有一天，地球也可能只有一面对着太阳，另一面永远成了“背面”。

探测月球的背面有必要吗？

答案是肯定的！

月球是离地球最近的天体，且没有大气层，具有得天独厚的对天观测、对地观测和对月观测条件。特别值得一提的是，月球南北两极的永久阴影区温度极低，可以进行红外天文观测；月球背面是一片难得的宁静区域，没有任何人为的无线电噪声干扰，能更灵敏地监听来自宇宙深处的微弱电磁信号，可获得更暗弱的宇宙信息。

月球的地质结构相对更稳定，有利于开展长期精密的天文观测。此外，在月球上建立观测站，可对地球进行全球大尺度观测，如地壳结构的起伏、地球表面植被和全球气候变化等。

由于月球几乎没有大气和地质活动，岩石受到的损坏不大，研究月球岩石相当于研究地球40亿～39亿年前的标本，可了解许多地球早期大气状态的信息，甚至有助于人们认识生命、地球、太阳系乃至整个宇宙起源和演化历史。

由于独特的环境，月球是探测深空非常理想的中转站，以及测试各种载人航天技术的训练场。在月球上组装和发射航天器，利用原地资源生产所需的燃料，将为人类走向深空提供重要支撑。建月球基地，再从月球发射航天器到火星，是具有现实可行性的选择，能节省大笔开支。

月球上还拥有巨大的能源储备，因此被称为21世纪的波斯湾。由于没有大气层，月球表面土壤中有大量通过太阳风吹来的氦3，这是一种清洁、安全和高效的核聚变发电燃料，在月球上建核电站不用担心核泄漏。俄罗斯的一项估算则显示，开发月球氦3并运回地球也有利可图。此外，月球上蕴藏着大量的自然资源，已知有100多种矿物，其中5种是地球上没有的。因为月球表面几乎没有大气，太阳辐射可以长驱直入，在月面可以建造高效率的太阳能发电站。

嫦娥四号奔月之旅

2018年12月8日2时23分，嫦娥四号探测器搭乘长征三号乙运载火箭，开始了奔月之旅。经过两次“太空刹车”，12月30日，嫦娥四号成功进入近月点高度约15千米、远月点高度约100千米的椭圆环月轨道，为择机着陆做准备。

2019年1月3日，在高度15千米的轨道上，嫦娥四号上的发动机反推刹车，减小轨道速度，进入动力下降阶段。由于月球上没有空气，只能采用火箭发动机反推的方式徐徐下降。通过主减速阶段使嫦娥四号轨道速度降低，并下降至8千米的高度；通过快速调整期进入落月姿态；在反推火箭发动机的托举下，逐渐下降高度至100米，稍作悬停，对着陆区域进行检测寻找安全的落点；进入躲避障碍阶段，最后30米缓速落月。

嫦娥四号探测器成功落月后，科技人员按计划开展了着陆器与巡视器分离的各项准备工作，对“鹊桥”中继星状态、着陆点环境参数、设备状态、太阳入射角度等两器分离的实施条件，进行了最终检查确认。

2019年1月3日15时07分，科技人员通过“鹊桥”中继星向嫦娥四号探测器发送指令，两器分离开始。从北京航天飞行控制中心飞控大厅屏幕上看到，嫦娥四号着陆器矗立月面，太阳翼呈展开状态。巡视器立于着陆器顶部，展开太阳翼，伸出桅杆。随后，巡视器开始向转移机构缓慢移动。转移机构正常解锁，在着陆器与月面之间搭起一架斜梯，巡视器沿着斜梯缓缓走向月面。22时22分，巡视器踏上月球表面，完成两器互拍后分别展开探测工作。

嫦娥四号登月亮点纷呈

我国嫦娥四号登月之旅取得巨大技术成就，有专家总结简述如下：

1.实现人类首次月球背面软着陆与巡视勘察。

2.实现月球背面探测器与地面站间的中继卫星通信。由此可见，我国远距离通信技术已跻身世界前列。

3.国际首次实现在月球背面的甚低频射电天文观测。嫦娥四号或许能为我们打开一扇观测宇宙的新窗口。

4.入轨精度达到国际先进水平。地球距离月球38万多千米，航天器从地球发射，并能精确抵达月球，由此可见，我国的精确导航和定位技术水平已经到达了非常了不起的水平。运载火箭发射嫦娥四号并非直飞月球，而是要通过多次机动变轨，才能抵达月球，这期间任何一次机动失败，整个工程都将功亏一篑。整个飞行过程当中要使用到航天变轨技术和战术导弹的机动变轨技术基本上一脉相承，同时整个飞行过程都有自动化的星载计算机进行控制，因此也体现了我国导弹技术的可靠性和高精度。

嫦娥四号工程分为中继卫星和探测器两部分，中继卫星“鹊桥”是由长征四号丙运载火箭送到地-月L2点，探测器则由长征三号乙运载火箭送入轨道。同嫦娥三号相比，嫦娥四号工程对运载火箭提出了更高精度和可靠性要求。

5.嫦娥四号首次采用了同位素核电池(钚-238)供电方式，但还只是辅助作用，主要还是靠太阳能板供电。这次使用的核电源功率仅2瓦，仅在月夜采集温度的时候采用。

6.国际上首次开展超地月距离的反射式激光测距试验。

7.国际首次开展月背中子及辐射剂量、中性原子分布和地-月L2点低频射电天文观测研究。

嫦娥四号任务的顺利实施不仅体现我国航天航空科技的迅猛发展，也凝聚着诸多参与国的贡献。中国国家航天局愿与各国航天机构、空间科学研究机构和空间探索爱好者携手合作，共同探索太空奥秘。