聊聊月球背后的故事！月亮背面啥样的？

科普中国-科普融合创作 2016-11-10

　　出品：科普中国

　　制作：天空梦游人

　　监制：中国科学院计算机网络信息中心

　　当神州十一号飞船与天宫二号实现完美对接时，可谓普天同庆，为航天事业又注入一剂强心剂，很多吃瓜群众纷纷鼓掌表示祖国强大啦，缩短与美国实力的差距啦。国防科工局也提到，这为以后可以建立太空站奠定了重要基础，同时希望在2018年发射嫦娥四号月球探测器时实现背面登陆。吃瓜群众又要起身鼓掌，但是等等，背面？什么背面？月球？月球还有背面？吃瓜群众可能已经完全蒙掉了。没错，就是月球的背面！

　　首先说说为什么会存在月球背面这样的概念。这么久以来无论是那时苏轼感叹的“阴晴圆缺”，还是现在我们用各种高大上的天文望远镜瞩目远眺，看到的其实都是月亮的一个面。没错，几千年来的感慨都说给了这半面的月亮，那另一半的呢？通俗的说，月亮的自转周期和它围绕地球公转的周期是一致的都约为28天，就是利用公转和自转的完美周期将另一半隐藏得刚刚好。对于月球本身而言，并不是一个绝对的球形，同时因为月球背向地球的半球离地球较远，受到的地球引力较面向地球的半球小，即月球的腹背受力是不同的。如果月球自转周期与绕地球的公转周期不相等，那么月球上同一部位受到的地球引力是随时间变化的，将导致月球不同岩层之间摩擦，逐渐减慢自转的速度，最终使得月球自转的周期恰好等于它绕地球公转的周期，即月球被地球的引力潮汐锁定。潮汐锁定后，从地球上看月球，就永远只能看到月球的一面，而另一面就是要说的月球背面。

　　这种月球与地球之间的运动状态，犹如花样滑冰的两名选手在做很常见的一个动作，就是男选手在原地旋转，牵着女选手做圆周运动，这个过程中两人始终面和面相对。

　　那月亮的正面和背面有区别吗？嗯嗯，不仅有，而且区别很大。在潮汐锁定的作用下，人们难以在地球上一睹月球背面的神秘面容，“月之暗面”成为月球背面的别名。有人甚至想象过，月之暗面上存在着外星人的秘密基地或是敌对国家的核武器库，当然这种完全不具备任何科学性的言论只是一种噱头罢了。

　　那真正的月亮背面是什么样子呢？其实早在1959年的时候，苏联发射的月球2号探测器第一次拍摄了月球背面的图像。随后，苏联、美国发射多艘飞船对月球进行全球探测，阿波罗8号和之后登月的宇航员们更用肉眼看到了月之暗面的独特景象：这里一片荒凉，没有秘密基地。这里见不到月球正面广泛存在的平坦的月海，取而代之的是密密麻麻、大小不一的撞击坑，而这些坑很可能就是月球在默默保护地球时受到其他陨石撞击形成的，此处应该为月球背面点个赞，不过吃瓜群众可能觉得有些无聊，毕竟没什么特别，为什么要在这里登陆月球呢？

　　这是因为在月球背面飞行的飞船，由于月球的遮挡，不能和地球直接进行无线电通信，地面控制系统的测控信号不能直接传输的飞船上。如果是一艘环绕月球飞行但不着陆的飞船，在测控信号中断的过程中，可以保持原来的状态继续飞行。所以在绕行中一旦进入月球背面时我们是无法监测到的，而这时候我们的所有航天科研人员都是提心吊胆的，直到绕过背面重新收到信号才敢舒一口气。一旦没能出现，我们可以说将会完全束手无策。

　　对于一艘要在月球背面着陆的飞船，通信却是不能中断的。因为地面的控制系统要不断的监测飞船的状态、发送控制命令，以使飞船稳稳当当的在计划好的区域着陆。另一方面，月球背面的资源更加丰富，很多地球稀有资源在那里则十分丰富，由于不存在无线电干扰，更能站在背面看宇宙，效果无异于整个音乐大厅只有你一名观众，坐在正中间第一排的你是不是很陶醉？

　　话说回来，那这个问题的解决方案就目前而言，是预先发射一颗通信中继卫星，由它在合适的位置转发信号，覆盖地球直接发射的无线电所不能到达的区域，在飞船飞过地面测控信号的盲区时，为飞船提供通信保障。