探尋月球的背面

苗千

2018年12月8日凌晨2時23分，在西昌衛星發射中心，一架長征三號乙運載火箭成功地把嫦娥四號探測器送上了太空。一個人類前所未有的科學探測之旅開始了。

月球是地球唯一的天然衛星，它的自轉周期與圍繞地球的公轉周期相同，因此出現了“潮汐鎖定”現象——它始終以同一面對著地球，地球上的人類因而只能看到大約月球表面的59%，其余41%的月球表面似乎是永遠地隱沒于黑暗之中。因此，從地球的角度來說，月球的表面也就自然分為沖著地球的“正面”和背向地球的“背面”。這一次，嫦娥四號探測器所要探測的正是月球神秘的背面。

正是因為地球上的人類只能看到月球的正面，很多人自然而然地想象月球的背面是其“暗面”，這一面沉浸在永久的黑暗之中。甚至曾有人想象，月球的背面其實是外星人探測地球的基地。而實際上，月球同樣在圍繞著太陽轉動，當月球與太陽位于地球的同一側時，它背向地球的背面就會被陽光照射，這個時候也正是人類探測那個區域的好時機。

1959年，蘇聯發射的月球三號太空船拍攝到了月球背面的第一張照片，這個神秘的區域第一次為人所見。隨后在1968年，阿波羅8號載人飛行任務離開了近地軌道進行繞月航行，三位宇航員在月球軌道上航行了20個小時，人類第一次親眼見到了月球的背面。時至2009年，美國航空航天局發射的月球勘測軌道飛行器拍攝了更多高精度的月球背面照片，也依此繪制了更清晰的月球地圖。

盡管人類此前對于月球背面的形態已經有了大致了解，但是還從沒有對這個神秘的區域進行過實地考察，因此可以說嫦娥四號對月球背面進行實地探測的科學意義尤為重要——這不僅創造了一個人類歷史上的第一次，它還將在月球背面進行很多獨特的科學探測和準備工作。

月球的背面與正面在諸多方面都有很大不同。從外觀上看，月球多有由冷卻的巖漿形成的表面相對平滑的大面積“月海”，差不多覆蓋了月球表面17%的區域，這些區域幾乎都在月球的正面，而且出于人們目前還無法理解的原因，月球正面的輻射強度要比背面更大。而月球的背面則不僅多山，也多是各種形狀、在各個時期形成的撞擊坑。探測顯示，月球背面的月殼也比正面更厚。科學家們相信，在形成初期，月球處于一種熔化的高溫液體狀態，之后才逐漸冷卻下來。月球的背面冷卻速度相對更快，因此這一面的月殼厚度更大。

另外因為一直背向地球，不會受到來自地球的無線電波的影響，月球背面也是人類進行太空探測的絕佳位置，能否在這里設立天文望遠鏡？這個區域的巖石和土壤構成與正面有何不同，人類是否能夠加以利用？對于這些問題，嫦娥四號都會試著尋找答案。

此前，嫦娥三號探測器在2013年12月登陸月球表面的虹灣地區，并且釋放了玉兔號月球車。嫦娥四號是三號的備用星，它沿著三號的路線到達月球軌道。2019年1月3日10點26分，嫦娥四號在月球背面南極-艾特肯盆地成功著陸。

2019年的第一個新月將出現在1月6日，此時對于地球上的人類觀察者來說，月球幾近于隱沒，也正是在這個時候，月球的背面將沐浴在陽光的照射之下，此時正是嫦娥四號對這個區域進行細致探測和拍照的絕佳機會。根據此前的探測，這個區域的地質條件與月球其他區域的地質條件有明顯的不同，很有可能是在幾十億年前由一個小行星撞擊形成，嫦娥四號將會對這個猜測進行驗證，考察月球形成初期的歷史。

嫦娥四號搭載了國內眾多高校的科學實驗項目，也與荷蘭、德國、瑞典和沙特等國有合作項目，攜帶了攝像頭、雷達和頻譜儀等科學儀器。在著陸之后，探測器將會巡視這個區域的地形，鉆研月球背面的土壤，檢測月球土壤和巖石的成分，測量月球背面中子輻射劑量等環境參數，并研究太陽風對于月球表面的影響。除此之外，嫦娥四號還裝備了一個微型生物實驗室，它攜帶著一個3公斤重的容器，里面裝了馬鈴薯、擬南芥等植物的種子和蠶卵，將在月球背面的微重力環境中進行生物學實驗。在生物實驗室內把溫度維持在1至30攝氏度之間，并精確控制濕度和養分，讓陽光照射進來，觀察植物的種子是否能發芽，蟲卵能否順利孵化。1月15日，嫦娥四號攜帶的首批種子已經發芽。

在月球的背面進行探測，由于月球自身的阻擋，嫦娥四號無法與地球進行直接聯絡，只能借助中繼的傳輸。嫦娥四號升空之前，2018年5月21日在西昌衛星發射中心，長征四號丙運載火箭已將鵲橋號中繼衛星送上了太空。它攜帶了一個直徑5米的傘狀天線，可以為嫦娥四號與地球之間的通信進行中繼服務，不僅如此，鵲橋號還可以為未來更多的月球背面探測器向地球傳送數據。

嫦娥四號進行的人類探測器在月球背面的首次著陸，也將是在月球的高緯度極地進行的首次著陸。實際上，這只是中國一系列月球探測計劃中的一環。在嫦娥四號完成任務之后，計劃中的嫦娥五號和嫦娥六號會將探測更進一步，它們將帶著月球的巖石和土壤樣本返回地球。

對于中國人來說，月球似乎有著獨特的意義。千百年來，中國人對于這顆地球的自然衛星寄托了深厚的感情。無數的詩詞歌賦都是以月亮為題，所謂“月有陰晴圓缺，人有悲歡離合”，中國人愿意相信，自身命運的發展，感情的走向，都在冥冥之中與這個在夜空中不斷變化形狀的天體有關。如今，中國制造的探測器正在探測月球不為人知的另一面，也必定會引發中國人更深層的思索和感慨。