剛剛，月球背面第一位實地訪客，出發啦！

“月球背面，我們來啦”

語宙

作者：陸漸

嫦娥四號啓征程

剛剛，也就是2018年12月8日凌晨2：23，中國的嫦娥四號登月探測器由長征三號乙改進型運載火箭發射，順利升空，即將前往月球背面一探究竟，這將是人類首次在月球背面軟着陸和巡視勘察，這也是人類探月史上一次着陸月球最遠端的極限挑戰。

嫦娥四號升空畫面，視頻來源於微博@China航天

同嫦娥三號一樣，這次前往月球的同樣包含着陸器（3.6噸重）和巡視器（月球車，140公斤重），它們最終將會在月球背面南極艾肯盆地（SouthPole–Aitken basin）內的馮?卡門（VonKármán）撞擊坑內進行着陸，即時嫦娥四號將開展地貌和礦物組分、淺層結構等科學探測。

月球背面着陸地點，大紅圈爲南極艾肯盆地，小紅圈爲馮?卡門撞擊坑（Wikipedia）

馮?卡門撞擊坑（Wikipedia）

嫦娥四號任務是中國探月工程二期的一部分，包括髮射中繼星及月球背面着陸器、巡視器兩次任務，探測器本身屬於嫦娥三號的備份。由於嫦娥三號的巨大成功，嫦娥四號進行了適應性改裝，繼續挑戰難度，登陸月球背面進行探測。

嫦娥四號任務（央視網）

嫦娥四號月球車概念圖（中國航天科技集團）

要登陸並探測月球背面，僅僅靠登月探測器還不夠，之所有“月球背面”的說法，因爲月球的那一面總是背對着地球，由於月球的遮擋，探測器在那裏將無法和地球直接通信。所以今年5月我國就發射了一顆中繼衛星——鵲橋，它將成爲嫦娥四號登陸後和地球通信的信使。

圖源見圖中左下角標識（haibaraemily）

“鵲橋”軌道模擬圖（中國航天科技集團）

在嫦娥四號的整個任務中還包含了國際合作任務，搭載了4臺國際合作載荷，其中在“鵲橋”中繼星上搭載了荷蘭中國合作研發的低頻射電探測儀；隨“鵲橋”一起升空的微衛星中搭載了沙特研製的微型光學相機；在嫦娥四號探測器中，搭載了德國月表中子與輻射劑量探測儀和瑞典中性原子探測儀。

月球背面知多少

爲什麼月球總是以一面面向地球呢？這是因爲地月之間潮汐鎖定而導致的。由於月球的天平動，月盤邊緣區域有時候會露出一點點側背，總體上從地球上只能觀測到整個月球表面的59%。

在很長一段時間裏我們對月球的背面一無所知，所以月球背面又有“暗面”之稱，但這裏是指未知的“暗”，可不是說真的沒有光照。

想象一下日-地-月三者之間的運動關係，就能知道，如果不考慮地球對月球的遮擋時，月球正面和背面接收到的太陽光量幾乎是相等的。與月球正面一樣，背面同樣能被太陽光照亮。

未知催生幻想。儘管如今已經拍到了月球背面的照片，但還未曾登陸做進一步探測，月球背面的神祕面紗並沒有完全揭開，這激發人類對月球背面綺麗的想象：霸天虎遺棄的飛船、壯觀的納粹基地、失蹤的美國戰機……這些科幻的故事情節都讓月球背面憑空熱鬧了起來。

電影《變形金剛3》中墜毀在月球的飛船

直到人造衛星問世，人類才第一次觀察到月球背面的模樣，也僅限於美國、前蘇聯、中國的月球軌道器所拍攝的照片。

最早拍到月球背面照片的是前蘇聯，其針對月球探測啓動了一系列探月計劃。1959年，蘇聯月球3號宇宙飛船在距離月球背面60千米～70千米的高空，拍下了月球背面的照片，讓人類第一次看到了月球另一面的圖像。基於此，蘇聯科學院在1960年出版了第一份月球背面地圖，包含了500個可分辨的景觀特徵目錄。蘇聯還根據照片製作了月亮的塑膠模型，包含了從地球上無法看見的月球背面特徵。

蘇聯月球3拍攝的月球背面（Wikipedia）

1965年7月20日，另一艘前蘇聯探測器Zond 3傳送回25張畫質非常好的月球背面照片，讓人類對月球看得更加清楚。

Zond 3拍攝的月球背面照片（mentallandscape.com）

正是由於蘇聯在月球背面地形發現上所做出了傑出貢獻，蘇聯的科學家得以優先對這些地形命名，這在後來引起了一些爭議。總體上，國際天文聯合會保留了大部分的名稱不變，而且稍後並依此建立起月球背面的命名規則。

人類第一次親眼看見月球的遠地面，則是1968年環繞月球的美國阿波羅8號上的組員。宇航員威廉·安德斯這樣形容他視野裏的月球背面：“背面看起來像我在孩提時玩過一段時間的沙堆，它們全都被翻起來，沒有邊界，只是一些碰撞痕和坑洞。”此後，阿波羅10號一直到阿波羅17號的所有宇航員都曾看過月球的背面，並且有許多拍回了照片。

由於當時沒有通信中繼衛星，太空船在飛進月球背面時，和地球直接的無線電通訊會暫時中斷，必須等到飛出後才能恢復通訊。

阿波羅16號拍攝的月球背面（NASA）

2007年10月24日，嫦娥一號衛星在中國西昌發射升空，這是我國首顆繞月人造衛星，共搭載了8種24臺科學探測儀器。嫦娥一號獲得了具有國際先進水平的全月球影像圖，也獲得了當時精度和分辨率最高的全月球數字高程模型和三維月球地形圖。

嫦娥一號生成的月球全圖（中國探月）

2009年，美國發射了新的月球勘測軌道器LRO，計劃測繪高精度月面地圖，希望將月球重新帶回人類的視野，獲得月球新的發現。目前項目已經取得了諸多成果，將挑戰和提高人類對於太陽系、地月系統的理解。

月球勘測軌道器LRO越過康普頓環形山拍的“地生”（Wikipedia）

而接下來，我們就期待嫦娥四號任務中幾位主角的表現了。

鵲橋通信概念圖（央視網）

爲什麼要去月球背面

“因爲沒人去過！”

嫦娥三號任務大獲成功後，作爲嫦娥三號備份的嫦娥四號，再去月球就一定要尋找新的突破點。而前往月球背面着陸，就是一個最樸實的理由：因爲沒人去過！從科學價值而言，幹前人沒幹過的事，就是最直接的也是最有力的理由。

除此之外，艾肯盆地是太陽系內已知最大撞擊坑之一，也是月球最大、最古老的撞擊結構，對其進行勘測有助於解答與月球有關的一系列重要疑問，包括內部結構和熱演化。月球背面整體也更爲古老，保留着更爲原始的狀態，具有不同於月球正面的地質構造，對研究月球和地球的早期歷史具有重要價值。

來自月球背面，較深色的區域就是艾肯盆地，（Wikipedia）

“看不見”有“看不見”的好處

月球沒有大氣層干擾，背面也不受地球無線電的各種干擾，電磁環境比較好，在月球背面接受深空的電磁信號就比在地球強得多。未來如果需要在月球背面建立射電望遠鏡等基站，親身考察“月”面環境才能掌握第一手資料，具有顯而易見的應用價值。

幾月前隨“鵲橋”一同前往月球的還有兩顆微衛星——“龍江”一號、“龍江”二號，正是藉助月球背面這方面的優勢，計劃環繞月球開展超長波射電天文觀測實驗。這次主要將進行技術驗證，爲將來更大規模、專用的超長波觀測陣列做好準備。

美中不足的就是“龍江”一號最終未能進入月球軌道，但與之功能相同的“龍江“二號會繼續觀測工作。

“龍江”二號拍攝地月合照

有豐富的“寶藏”

在太陽風中含有大量的氦-3，侵襲月球正面的太陽風會受到地球的遮蔽，背面就則不會，所以估計月球背面的月海會有月球表面濃度最高的氦-3。由於地球有大氣的包裹，太陽風中的氦-3不會落到地表，所以地上非常罕見，但卻是核反應堆中很好的燃料，這也同樣驅動着人類前往月球背面。

一加一大於二

月球背面環形山密佈，中國探月工程總設計師吳偉仁曾說過：“打個比喻，我們在月球正面着陸，就像是在地球上華北平原上着陸。在背面，就相當於到四川，在西部丘陵山地裏着陸，難度更大。”

要成功在月球背面着陸，還要讓探測器在月球背面開展科學探測活動，對航天器的自主導航能力、自主生存能力和自主探測能力都提出高要求。從着陸探測器的角度看，玉兔在執行任務中仍然遇到了一些難題，此次要是成功完成嫦娥四號任務，將突破複雜地形環境條件下的導航着陸控制技術，可以預見將帶來我們國家行星着陸探測水平、深空探測技術水平的提升。

着陸概念圖（圖片來源：中國航天科技集團）