月球背面是什么，人们“脑洞”大得出奇。

有人认为是

有人认为是

为什么会有这么多想象，因为月球永远以同一面朝向地球！换句话说，月球有一面是我们在地球上永远也看不到的。

“嫦娥4号”探测器预计将于本周六，实现人类首次月球背面软着陆，这是真正人类历史上的第一次！

什么是“嫦娥计划”？

“嫦娥”计划是中国探月工程的名称。最早，我们国家在1994年的时候，就进行了有关探月活动必要性和可行性的相关研究。此后，经过充分论证，中国科学院于2000年基本确定了我国开展月球探测的科学目标。

随后又是10年的等待，反复研究，论证，中国的探月工程终于在2004年得到正式立项，并被命名为“嫦娥工程”，这是我们国家第一次离开地球轨道，飞向另一颗星球的计划。

在2006年2月由国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020）》中，第一次明确将“载人航天与探月工程”列入了国家16个重大科技专项这一。按照工程规划，“嫦娥工程”分为“绕”“落”和“回”三步走。

“绕“就是发射围绕月球的轨道器；“落”就是实现在月球表面的软着陆；“回”就是要把一部分月球的岩石和土壤带回地球做研究。我国于2007年和2010年发射了“嫦娥1号”和“嫦娥2号”，这两颗都是月球轨道器，实现了“绕”的第一步骤；5年前的2013年，“嫦娥3号”在虹湾降落成功，并释放月球车，；5年前的2013年，“嫦娥3号”在虹湾降落成功，并释放月球车；未来，我们将通过“嫦娥5号”进一步实现“回”，即月面无人取样返回的目标。而实际上，为了实现难度最大的第三步取样返回，我们一直在紧锣密鼓实施各项技术试验，其中最具代表性的就当属2014年10月份发射的“嫦娥5号T1”试验飞行器，它的目标很明确，验证从月球轨道的高速大气返回技术，这正是“嫦娥5号”甚至以后的载人登月计划中所需要的技术环节之一。

“嫦娥四号”是做什么的？

2007年和2010年发射了“嫦娥1号”和“嫦娥2号”，这两颗都是月球轨道器，实现了“绕”的第一步骤；5年前的2013年，“嫦娥3号”在虹湾降落成功，并释放月球车，；5年前的2013年，“嫦娥3号”在虹湾降落成功，并释放月球车，；

未来，我们将通过“嫦娥5号”进一步实现“回”，即月面无人取样返回的目标。而实际上，为了实现难度最大的第三步取样返回，我们一直在紧锣密鼓实施各项技术试验，其中最具代表性的就当属2014年10月份发射的“嫦娥5号T1”试验飞行器，它的目标很明确，验证从月球轨道的高速大气返回技术，这正是“嫦娥5号”甚至以后的载人登月计划中所需要的技术环节之一。

为什么要去月球背面？

月球永远以一面朝向地球，而不是以一面朝向太阳。换句话说，月球表面每个地方都会有白天和晚上，月亮上的一天大约是28天不到一点，所以“广寒宫”里的白天大概相当于我们“人间”的14天，夜晚也是大约14天。

▲1959年，人类首次远远一窥月球背面的模样。图像由苏联“月球3号”拍摄来源：wiki

按照目前可以查询到的一些资料，“嫦娥4号”的预定着陆点是位于月球背面南极–艾特肯(South Pole-Aitken，SPA)盆地内的冯•卡门(Von Kármán)撞击坑。

SPA是一个直径达到2500公里，最深处超过13公里的超级大盆地。这是整个月球上已知最大，最古老，深度也最大的撞击盆地，事实上，SPA盆地被认为很可能是整个太阳系内最大、最古老的撞击盆地，这里保存了原始月壳的岩石，具有极高的科学研究价值。

但同样重要，甚至更为重要的一点是：月球背面极为适合进行射电天文观测。由于地球拥有大气层，很多波长的电磁波是无法抵达地面的，另外，在某些波段上，地球上大量的无线电设备，大气中的闪电，极光等现象都会对观测数据产生严重干扰，甚至让观测难以进行。

“嫦娥4号”任务搭载了相应的科学设备，将在人类历史上首次在月球背面开展低频射电天文观测，有望填补人类在100~ 1 000 kHz射电天文观测的空白，有望在太阳风激波、日冕物质抛射和高能电子束流的产生机理等方面取得原创性的成果。

落到月球背面，“嫦娥4号”怎么跟地球保持联系？

的确，前面说到，月球的“身子”能挡住来自地球的干扰，当然同样也能挡住通讯信号。人类历史上所有的月球着陆器无一例外都是降落在月球的正面，也就是我们从地球上能够看到的那一面，原因很简单，它需要和地球进行通讯。这也是为何当年争相开展月球探测的美苏两国最终都没有进军月球背面的原因之一，换句话说，他们才不是因为怕那里有什么外星人基地！

怎么解决呢？我们的方法是发射一颗中继卫星，它被放置在地球与月球之间的第二拉格朗日点（L2点）上。这是地球与月球两者引力的平衡点之一，在这个位置上，中继卫星只需要消耗很少的燃料就能够长期运行。

▲图中的L2点即为地球-月球之间的5个引力平衡点之一，“鹊桥”正在那里运行，等待为“嫦娥4号”提供通讯支持来源：wiki

▲“鹊桥”工作原理示意图来源：吴伟仁，王琼等，深空探测学报，2017年4月

而这个位置的好处就在于，它能够同时将地球，以及月球背面纳入视野，从而扮演两个原本被隔绝的地点之间的“通讯联络员”。

我们可以做这样的比喻：就想在足球场上踢球，你（嫦娥4号）想传球（信号）给远处的队友（地球），可是你们中间有一个人高马大，长得跟胖虎差不多的对方防守队员（月球球体），为了把球传给对方，你决定“曲线救国”——你把球（信号）传给了远处的另一位队友（中继卫星），由他再把球传给在对手身后的你的队友（地球）。

为执行“嫦娥4号”计划服务的中继卫星名叫“鹊桥”，它已经在2018年5月21日顺利发生升空，此时此刻已经在地月L2点上准确运行，等待“嫦娥4号”飞船的到来。

编辑：沈湫莎

责编：唐闻佳

来源：改写自星空早知道