神秘的月之暗面

有人說，

在月球背面發(fā)現(xiàn)了百慕大失蹤的飛機(jī)；

有人說，希特勒沒有死，

他逃到了月球背面，隨時(shí)準(zhǔn)備“反攻地球”；

也有人說，月球背面溝壑當(dāng)中隱藏著

外星人的飛船，

還有外星人建立的宇宙基地……

幾十年來，關(guān)于月球背面的謠言和陰謀論不絕于耳，由于月球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)周期相同，導(dǎo)致月球背面無法被直接觀測(cè)，又由于月球整體的阻攔，背面更是成了通信和監(jiān)控的盲區(qū)。歷史上，沒有宇航員，也沒有任何探測(cè)設(shè)備降臨這里，對(duì)于人類來說依然充滿了未知。

為什么我們永遠(yuǎn)看不見月背？

生活在地球上的人類，最熟悉的兩個(gè)天體是太陽和月亮。因?yàn)樵虑驅(qū)⑺嵉墓廨x灑向大地，自古以來，激起人們無限的遐想和憧憬，萌發(fā)出各種神話傳說、宗教信仰、哲學(xué)思想、文學(xué)藝術(shù)和風(fēng)俗傳統(tǒng)，比如嫦娥奔月、玉兔、中秋節(jié)等。月球?yàn)楣糯臍v法編制、農(nóng)耕時(shí)令和社會(huì)發(fā)展發(fā)揮過重大作用。月球象征著寧?kù)o、溫馨、和諧、思親團(tuán)圓和美滿。中國(guó)人凡是好事都叫花好月圓，月亮是喜慶的天體。

我們真正每天看到的月亮，其實(shí)是月球的正面。其上有很多黑斑，這是原來砸在月球的小天體撞擊出來巨大的盆地，盆地深部的巖漿上升，形成大量的火山噴發(fā)，火山熔巖流填平盆地成為遼闊的平原即月海。

月球一直在按照逆時(shí)針方向自轉(zhuǎn)，同時(shí)月球還圍繞著地球同樣逆時(shí)針方向公轉(zhuǎn)。我們站在地球上看它轉(zhuǎn)一圈，這不就是背面和正面都能看見了嗎？但為什么在地球上就看不見？因?yàn)樵铝梁偷厍虻年P(guān)系特別奇特，月亮自轉(zhuǎn)一圈就是它的一天與繞著地球公轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間相等，也就是我們常說的“潮汐鎖定”。

歐陽自遠(yuǎn)院士演講文稿

月亮繞地球公轉(zhuǎn)一圈需要接近一個(gè)月，而它自傳一圈也是接近一個(gè)月，因而月亮上的一天接近我們地球上的一個(gè)月，白天半個(gè)月，晚上半個(gè)月。很多人認(rèn)為月亮的那半邊永遠(yuǎn)不朝向地球就永遠(yuǎn)是黑暗的，所謂的“黑月亮”，這是誤解。

月亮這邊是白天，背后就是黑夜；背后天亮了，這邊是黑夜。嫦娥三號(hào)落在月亮上要過夜，晚上約有半個(gè)月長(zhǎng)，零下180℃的溫度能把探測(cè)儀器全部的電子線路凍壞。所以科研人員在儀器箱里裝了“暖氣”，原子能電池一直在放熱，使溫度保持在零下40℃以上。第二天天亮了又能夠繼續(xù)工作了。

月背是什么樣的？

與正面以月海平原為主不同的是，月球背面基本上都是山地、高原，布滿了撞擊坑，環(huán)境十分復(fù)雜。打個(gè)比方來說，月球正面的月海如果是華北平原的話，那月球背面的月陸就是橫斷山脈。

阿波羅載人登月計(jì)劃放置了5臺(tái)月震儀在月球表面，月球有點(diǎn)月震的話可以測(cè)出來。小天體撞擊月球產(chǎn)生的彈性波也可以記錄。根據(jù)彈性波傳播的速度，從而可以劃分出月球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，劃分出月殼、月幔和月核的大小和厚度。

月球內(nèi)部的重力場(chǎng)，正面和背面差別也很大，表明正面和背面內(nèi)部物質(zhì)的分布差異很大，演化的歷史也有很大的差異。

我國(guó)的嫦娥一號(hào)和二號(hào)都獲取了全月球表面的各種化學(xué)成分、巖石類型和分布，正面與背面差異也很大。四川的攀枝花鋼鐵廠用的礦石是鈦鐵礦。月球上的鈦鐵礦極其豐富，品位與攀枝花相當(dāng)，主要分布在正面的月海里，分布面積接近于中國(guó)的國(guó)土面積，鈦資源儲(chǔ)量可觀。月球的表層土壤中，富含太陽風(fēng)注入的氦-3，氦-3有可能成為核聚變發(fā)電的重要原料。月表土壤中氦-3的資源量，經(jīng)“嫦娥一號(hào)”探明大約有120萬噸，是足夠全人類使用一萬年以上的清潔能源。

宇宙的幾厘米到十米波長(zhǎng)波段的甚低頻無線電信號(hào)，完全被我們地球的電離層干擾根本進(jìn)不來，因而地球和月球的正面對(duì)于這一波段完全是盲區(qū)。而月球的背面卻是最好的探測(cè)位置。科學(xué)家期盼在月球背面開展特殊頻率的天文觀測(cè)，這將可以知道宇宙最初發(fā)生的一些特殊事件。

由于月亮的質(zhì)量相當(dāng)于地球的1/81，月球表面的引力只有地球的1/6，沒有能力維系表面的大氣層，月球的表面近于超高真空。既然是超高真空，月亮表面的空間沒有任何介質(zhì)傳播聲音，因此月球是一個(gè)沒有任何聲響的世界，是一個(gè)死寂的世界；由于是真空也沒有溫度的傳導(dǎo)，假如我是一個(gè)宇航員，站在月球上前胸照著太陽，溫度在110-130℃，地球上沒有那么熱的地方；照不著太陽的后背，零下一百多攝氏度；月亮上的環(huán)境簡(jiǎn)直惡劣透了。月亮上沒有發(fā)現(xiàn)有機(jī)化合物，也沒有任何生命活動(dòng)的跡象。

月球背面圖（左）嫦娥四號(hào)探測(cè)器將著陸區(qū)域瞄準(zhǔn)在南極－艾特肯盆地（South P o l e - A i t k e n Basin），這是一個(gè)具有重要科學(xué)價(jià)值的巨大撞擊坑，可能的著陸點(diǎn)初步確定為馮·卡門撞擊坑（Von Kármán）附近（右）

在月球背面軟著陸難度有多大?

我們?yōu)楹我ピ虑虮趁妫坑幸环N觀點(diǎn)認(rèn)為，月球背面并沒有什么科學(xué)價(jià)值。但實(shí)際上，如同人類在地球上探測(cè)南極、北極這些地方一樣，月球背面是人類航天器還沒有著陸過的處女地，既有望獲得有價(jià)值的重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)，也有利于突破技術(shù)難關(guān)，提升航天技術(shù)能力。

月球是屏蔽地球上的無線電噪聲的最好隔絕裝置，因此在月球背面放置射電望遠(yuǎn)鏡，有利于探測(cè)和發(fā)現(xiàn)宇宙中極微弱的射電信號(hào)。

但是，月球背面降落的難度著實(shí)不小。正面的月海平原顏色較深，地形比較平滑；而月球背面以月陸為主，地形崎嶇，南部有一個(gè)巨大的撞擊盆地。歷史上所有的月球探測(cè)器，在月球的降落點(diǎn)無一例外都是地形平坦、光照充足、通信情況良好的地區(qū)，并且都是月球正面。但嫦娥四號(hào)恰恰相反，選擇月球背面降落，頗有“明知山有虎、偏向虎山行”的意味。

具體來看，在月球背面登陸還有許多需要解決的問題，例如在太陽板失效的情況下，如何保證登陸器正常發(fā)揮功能？在月夜超低溫環(huán)境下，登陸器如何不受干擾？月球背面崎嶇的地形上，登陸器如何準(zhǔn)確著陸？此外，月球背面等離子體環(huán)境更加惡劣，對(duì)登陸器也是個(gè)不小的考驗(yàn)。

2007年，“探月工程先驅(qū)者”嫦娥一號(hào)以受控撞月的方式 “粉身碎骨，捐軀報(bào)國(guó)”，額外完成任務(wù)；2010年，嫦娥二號(hào)在制作完全月球地圖之后遠(yuǎn)飛深空，至今仍在不斷地刷新著“中國(guó)高度”；2013年，嫦娥三號(hào)與她所攜帶的“玉兔號(hào)”月球車一同實(shí)現(xiàn)了登陸月球。

沉寂了將近5年之后，如今“嫦娥”們將帶著探月工程的使命繼續(xù)出發(fā)，中國(guó)人自古以來的探月夢(mèng)想，也將一步一步變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

（本文部分資料來源于歐陽自遠(yuǎn)院士2018年3月31日在科普中國(guó)·科學(xué)百科“大家小課” 科學(xué)講堂上的演講）