月球3 號：首次成功拍得月背影像圖

文/ 彭金平

▲ 月球3 號探測器

由于月球總是同一面朝向地球，因此人們“舉頭望明月”時只能看到月球的正面，而另一面則永遠也看不到，這就是所謂的“月背”。其原因在于月球繞軸自轉的周期與繞地球公轉的周期剛好相同，因此，人們用肉眼始終只能觀察到月球的半個球面。

隨著人類對月球探測的不斷深入研究，如今科研人員已經繪制出了比較詳細的月球背面圖，并按照國際規定給月球背面的山和“海”進行了相關命名。然而，人類首次目睹月球背面的真容，還是上世紀50 年代后期蘇聯發射的月球3 號探測器。2019 年10 月，俄羅斯國家科技文獻檔案館向俄羅斯媒體提供了一批“月球3 號”在60 年前拍攝的月球背面的照片后，很多關于該探測器的信息才公之于眾。

為看“月背”而生的“月球3 號”

“月球3 號”是蘇聯研制的月球系列探測器中的第三個，其執行的任務目標很明確，就是為了拍攝人類第一幅月球背面圖像，以展現蘇聯在航天領域的實力。

“月球3 號”與實現人類首次飛掠月球的“月球1 號”和人類首次撞擊月球表面的“月球2 號”有很大的不同，它的質量更大，而且設計十分巧妙。

“月球3號”高1.3米、最大直徑1.2米、發射質量278.5 千克，柱形的外形首次攜帶了2 臺焦距不同的膠片照相機，1 臺采用200 毫米鏡頭，另一臺采用500 毫米鏡頭，分別用于拍攝月球背面的全景和特寫。相機膠片使用的是從被擊落的美國偵察氣球上獲得的35毫米寬膠片，在探測器柱形周圍安裝有太陽能電池板，并采用氣體噴嘴來控制姿態，它會在陽光照射下自行啟動拍攝程序。

同時，為了更好地一睹月背“芳容”，蘇聯科羅廖夫領導的研制團隊還在“月球2 號”平臺的基礎上對圖像傳輸系統進行了改進。

如果探測器不能把照片傳回地面，那么之前的所有工作都將付之東流，這就需要一套可靠的無線電傳輸設備系統，因此，科羅廖夫團隊采用了當時新興的晶體管，研制了一套圖像傳輸設備。當“月球3 號”拍攝到月球背面的圖像后，該系統會對拍攝的圖片進行自動沖印、掃描，然后轉換成無線電信號傳回地球。

▲ “月球3 號”拍攝月球背面示意圖

▲ “月球3 號”拍攝到的月球背面的照片

初見“月背”

1959 年10 月4 日，蘇聯在拜科努爾航天發射場使用加裝有上面級的SS-6 運載火箭，成功將“月球3 號”發射升空，并順利進入預定軌道，在經過多天飛行后抵達月球軌道。

為了完成既定任務，蘇聯科研人員對“月球3 號”的飛行時間和飛行軌道做了精心安排和設計，沒有讓它直接快速飛向月球軌道，而是在經過較長時間的飛行后緩慢地繞到月球背面，在距離月球表面6 萬多公里處飛過。

當“月球3 號”經過月球背面時，在地球上看到的是“新月”，太陽恰好處在該探測器的背面，照亮了遠離地球一側的月球背面，使得“月球3 號”可以拍攝到人類不曾見到過的月球背面圖像。

“月球3 號”在飛越月球背面大約40 分鐘的時間里，探測器在定向系統的不斷修正下，將鏡頭對準月面，并啟動攝像系統，抓拍了29 張照片，覆蓋了月球背面大約70%的面積。其中，有17 張照相底片在“月球3 號”飛行途中完成了自動沖印，然后通過電視掃描轉換成電視信號，再通過無線通信裝置傳回到位于克里米亞半島和堪察加半島的地面接收站。

盡管“月球3 號”拍攝的這些照片的分辨率較低，但它讓原來只存在于人類猜想中的月球背面，在這一刻終于揭開了神秘面紗。

“月背”不再神秘

蘇聯科研人員通過分析“月球3號”傳回的月球背面照片發現，月球背面主要是丘陵、高地和山脈，大面積的“月海”只有2 個，在照片上顯示為兩個較為黑暗的月球表面陰暗區，而且月球背面的顏色相較于正面稍紅一些。

由于是人類首次發現，蘇聯搶先將2 個面積較大的“月海”分別命名為莫斯科海和夢海。這些照片經過簡單修飾后，其中一些刊登在蘇聯《真理報》上向世界公開發表，隨即在全世界引起了巨大轟動。

▲ 蘇聯對外公布的第一幅月球背面照片與蘇聯科學院制作的人類首幅月球背面地圖

▲ 月球背面的“莫斯科海”

▲ “月球3 號”拍攝的這些照片盡管看起來模糊不清、分辨率很低，但這卻是人類首次獲取到的月球背面影像資料

“令科學家們驚訝的是，月球背面比我們看到的月球正面更光滑，背面的‘月球海洋’和隕石坑更少一些。”2019年10 月，俄羅斯國家科技文獻檔案館文件儲存和歸檔部門負責人安德烈·庫拉金接受媒體采訪，談及“月球3 號”拍攝的月球背面照片時說道。

1960 年，蘇聯科學院根據“月球3 號”獲得的科學數據，發布了該院據此編制的人類第一本月球圖冊和月球圖，并于1961 年向世界發布了新的月球儀。

雖然照片有些模糊，但這是人類首次使用探測器從太空視角向人們展示月球背面的地形圖，展現了人類以前從未看到過的月球景象，標志著人類在月球探測任務中取得了里程碑式的成就。

“月球3 號”的成功讓時任蘇聯領導人的赫魯曉夫興奮不已。1960年，他受邀訪問法國時，興致勃勃地向當時的法國總統戴高樂贈送了一臺“月球3號”的模型，借此向西方國家展示蘇聯強大的航天科技力量。

蘇聯的這一探測成果大大增加了人類探測月球的興趣，而此時美國的探月工程任務所獲得的成績僅僅是讓探測器掠過月球表面。直到1966 年11 月，美國發射的月球太空船探測器才成功拍攝到了月球背面的照片，也使得人們能夠看清楚月球背面上那些錯落、形狀不一的地形。

1968 年，在美國“阿波羅8 號”繞月飛行任務中，美國航天員威廉·安德斯成為人類首位親眼看見過月球背面的人。他說：“月球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。”

2019 年1 月3 日，我國研制的嫦娥四號探測器，在人類航天歷史上首次著陸在月球背面的南極-艾特肯盆地馮·卡門撞擊坑內，其攜帶的玉兔二號月球車至今仍在月球背面進行巡視探測任務，為人類不斷揭示月球背面更多不為人知的奧秘。

▲ 1960 年赫魯曉夫（左）訪法期間，向戴高樂（右）贈送“月球3 號”模型

▲ 中國的嫦娥四號探測器成功著陸在月球背面

▲ 玉兔二號月球車