[科普中国]-月食来了，嫦娥四号会看到什么呢？

作者：思航、南山、谭浩

编辑：Yuki

北京时间2019年1月21日中午，一场月全食即将在地球上演。来自中国的嫦娥三号也即将迎来第十次月食的考验。经常在地球上围观月食的你，有没有想过，月球探测器眼中的月食会是怎样的情景？月食的到来又会给月面工作五年的嫦娥三号，以及刚抵达月背不久的嫦娥四号带来什么影响呢？

（作为人类首颗成功软着陆月球背面的探测器，嫦娥四号眼中的月食会是什么样？图片来源： 航天科技集团）

月上一天，地上一月

大家都知道，月球是地球唯一的天然卫星。而在地球上，任何地方和时刻，我们都只能看到月球的“正脸”（月球一直朝向地球的一面），而不能看到月球的背面。

这是由于月球绕地球公转的周期，和月球自身自转的周期相同（均为27.32天）导致的，在天文学当中，这种现象被称为“ 潮汐锁定 ”。

但是这个周期是相对于背景恒星而言的，由于地球还在绕太阳公转，在这27天中地球绕太阳又转了约27度，继续把这27度追回来，共需要29.53天，这就是月相变化的周期（朔望月）。

着陆在月球的探测器，感受到的就是这样的日变化规律，接近15天的白昼，然后是15天的黑夜。

你看到的月食

地球的阴影有时会投射到月球表面，形成月食。 整个月食过程要经历半影食始——初亏——食既——食甚——生光——复原——半影食终 。

（2018年1月31日的月全食。图片来源：@Steed的围脖 拍摄）

一次典型的月全食开始前，正是地球的黄昏满月时分。月球会先进入地球的半影，这时月球亮度几乎没有变化，因为大部分阳光还能够照到月面，天文学上将这个时刻称为 半影食始 。

然后，地球的本影开始吞噬月球，即初亏。接着，月亮被地球阴影吞没，只有地球大气的微光还照耀着黯淡的月面，这个时刻叫做 食既 。

由于地球大气吸收了其他颜色的光线，只有红光到达月面，因此有时会出现血月现象。

当太阳、地球、月亮近似在一条直线上，这个时刻被称为 食甚 。不过这时地球上的观察者并没有感觉到有什么特别的变化，依旧是一轮血月挂天际。

月球马上要从地球的本影中逃出，正常月面开始显现，此时被称为 生光 。等到月球完全从本影中走出来，那时月亮重新把清辉洒向大地，这一时刻叫做 复原 。

（北京艺能文化公司谭浩先生绘制。）

地球上看，似乎月食已经结束了，实际上等月亮完全离开地球的半影（半影食终），整个月食才真正结束。

一次典型的月食，地球上看到月亮从开始有缺口到缺口完全消失的时间大约是四小时，而月面完全昏暗的时间大约两小时。

（北京艺能文化公司谭浩先生绘制。）

嫦娥三号眼中的“月食”

上面说的这些，都是你在地球上观看月食的感受，而五年前着陆在月面雨海西北部的月球探测器—— 嫦娥三号经历的月食不完全是这样的 。它感受到的是巨大的地球把太阳遮挡的过程，可以称作是一次日食！

（北京艺能文化公司谭浩先生绘制。）

初亏后，嫦娥三号感受到了阳光的减弱，太阳电池片输出的电流有了些许的减小。接着电流进一步减小，月壤的温度也开始降低，苍凉的月面似乎感受到了一段短暂黑暗不可避免地即将到来。

随着日食食既到来，着陆点进入到地球巨大的本影中，电池片也完全停止了电流输出。探测器感受到周围一片黑暗，但遥望天空，却别有一番“景致”—— 巨大的黑盘（地球）遮挡了太阳，黑盘周围红光旖旎，霞气升腾 ——那就是地球大气折射来的红光。

（嫦娥眼中的月食。北京艺能文化公司谭浩先生绘制。）

食既到食甚再到生光，持续三个小时后，阳光重新普照月面，探测器重获光照。到了日食复原时刻，阳光完全恢复正常，一次持续五小时的日食结束，探测器逐渐“满血复活”。

嫦娥三号如何迎接“日食”？

地球上的人们不会感觉到月食对自己的影响，但对月球上的探测器来说，情况就大不相同了。 为了应对“日食”期间失去日光和温度骤降的问题，探测器必须要做些“准备工作” 。

由于“日食”期间太阳电池功率输出不足，需要提前把蓄电池充满，为了保证设备的温度，还要提前对设备进行加热，提高探测器的温度水平。

（嫦娥3号。图片来源：CNSA）

这还不够，嫦娥三号发射之前，师傅们为它专门设计了特殊的工作模式，在日食之前半小时利用流体回路（流动的工质是氨）把同位素释放出的热能引入舱内，为设备加热，生光之后半小时，流体回路截止，避免温度过高。为了防止设备温度过高或者过低，什么时候启动、关闭流体回路是一个重要的决策点。

这样的方法已经帮助嫦娥三号着陆器度过了九次月食（对探测器而言其实更准确的说法是日食）。没有阳光的短暂时间，师傅们还曾利用着陆器上的月基光学望远镜开展探测活动，观测了无光照情况下的星空。2019年1月21日，嫦娥三号将要迎来第十次月食的考验。

嫦娥四号取消月食工作模式

可是，同样是月球探测器，不久前着陆月球冯·卡门撞击坑的嫦娥四号，竟然取消了月食工作模式，这是师傅们的疏忽吗？

当然不是，由于嫦娥四号落在月球的背面，发生月食的时候，正是农历十五左右，月球的正面阳光普照，背面却是暗夜， 探测器此时已经进入休眠，要持续睡上大约十六、七天，也就是说，嫦娥 四号完全看不到月食 。这期间发生的月食，对嫦娥四号也不会有任何影响，所以就不用考虑设计月食模式了。

作者名片

感谢灰原哀博士对本文提供的修改意见。

排版：小爽

题图来源： 北京艺能文化公司谭浩先生绘制。

参考文献：http://www.gov.cn/xinwen/2015-04/20/content_2849975.htm

http://news.hangzhou.com.cn/gnxw/content/2014-12/15/content_5569529.htm