揭開月球背面的面紗——尋找不能説的秘密_風聞

原創：牧夫天文

翻譯：王延昕

校譯：郭琳琳

編排：邱曉磊

原文鏈接：https://www.space.com/42677-secrets-far-side-moon.html

2018 年 12 月 8 日凌晨，嫦娥四號在西昌衞星發射中心成功發射升空，隨着嫦娥四號的成功發射，人類月球探測器將首次造訪月球背面，近距離觀察從地球視角永遠看不到的那部分月球。

圖片來源：NASA

感謝太陽照亮了月球的不同角度，讓月球可以在繞地軌道上向我們展示它變幻的笑臉，月復一月。然而，由於軌道動力學的作用，我們從地球上永遠只能看到月球的一半。而她的另一半，即月球背面，則一直對我們隱藏着。

或許這麼説並不完全準確。其實月球在圍繞地球的橢圓形軌道上發生位置變化時，會引起輕微的“搖擺”，即“天平動”（Libration）。這使得我們能夠瞥見月背的一小部分——實際上我們可以在一年中不同的時間看到約59％的月球表面。然而，直到人類首次飛往月球的太空任務執行前，月球背面仍是一個謎。

NASA的月球勘測軌道飛行器看到的月球背面。

圖片來源：NASA/Goddard/亞利桑那州立大學

人們經常錯誤地認為月球背面是漆黑一片的。其實相反，它就像面對地球的這半面一樣，經歷着晝夜循環。當我們看到月亮被太陽照亮呈半月形或月牙形時，背面另一半的月亮同樣也被照亮着。當新月來臨時，月亮背面其實是處於完全白晝的。而當滿月時，則是背面的漆黑之夜。

我們只能看到月亮這一面的原因，是一種被稱為“潮汐鎖定”的現象。月球大約每27天在其自轉軸上完成一次旋轉，這與繞地球運行一週所需的時間恰巧相同，因此我們或多或少總是看到幾乎相同的月面。

“在月球表面的每個地方都有兩週的白晝和兩週的夜晚，”在阿波羅16號任務中擔任登月艙飛行員的Charlie

Duke説到，“下面這張照片是拍攝於月球白晝的清晨時分，在阿波羅16號的登陸地點，這地方被命名為笛卡爾。我們執行的是登陸月球的第五個任務，可以説這裏確實是一個戲劇性的地方。”

阿波羅16號任務期間，Charlie Duke成為最年輕的登月者。

圖片來源：NASA

我們第一次看到那神秘月背還是在太空競賽的早期，這還得感謝60年前前蘇聯的月球3號探測器。1959年，第一顆人造衞星被髮射進入軌道不到兩年，俄羅斯工程師就將探測器送入了月球軌道，儘管按照今天的標準，它有些粗糙而原始，但正是它帶我們第一次看到了神秘遙遠的另一側。

月球3號拍攝了29張月球背面的膠片照片，這些照片在探測器上直接顯影、定影並晾乾。請注意，這可是在百萬像素數碼相機發明前的很多很多年。有點諷刺意味的是，拍攝所使用的膠片是前蘇聯從美國間諜氣球上竊取走的，這種膠捲耐用且經過了抗輻射處理。

該探測器使用兩個攝像系統，一個視野較寬而另一個視野較窄但分辨率更高。航天器上還有一個很粗糙的機載掃描儀，可以掃描顯影處理後的膠捲並將圖像發送回地面接收站。29張照片中只有17張被成功地傳回了地球，其中6張被認為可以達到出版要求，而這些照片終於揭開了月球背面的真相。

這六幅圖像覆蓋了70％的月球背面，為月球表面的觀測增添了一個全新的視角。從這些照片中我們可以立刻注意到，在月球背面幾乎完全沒有月球正面上類似人臉的暗斑。這些暗斑是數十億年前由月球上的火山活動產生的稱為“月海”的玄武岩平原。另一方面，背面散落着很多隕石坑，甚至比正面更多，而且其中一些隕石坑的面積與地球上一些小的國家相當。隨後，蘇聯人開始為許多首次看到的地貌特徵命名，而這一行為引發了冷戰時期的高度爭議。

我們可以看到其中一個巨大的新隕石坑，這實際上是背面的少數月海之一。自1906年朱利葉斯·弗蘭茲（Julius Franz）“發現”以來，人們已經知道背面的這個東方海（Mare Orientale）在天平動的某些時刻被人類觀察到。

月球3號的圖片顯示了東方海的撞擊坑有多麼巨大，直徑可達560英里（900公里），據説這是在40億年前由一顆直徑約40英里（64公里）的小行星撞擊形成。由此產生的巨型火山口被稱為“衝擊盆地”，內部充滿了火山熔岩。

月球背面的第一張圖片，由前蘇聯的月球3號探測器發回。

圖片來源：NASA

1965年，前蘇聯的另一個探測器Zond 3飛越月球。它擁有比月球3號更先進的相機系統，能夠進行更為詳細的科學觀測，包括光譜觀測。Zond 3生成了23張富含豐富細節的月球背面照片，成功構建了第一張完整的月球背面地圖。

與此同時，NASA正在以驚人的速度推進其阿波羅計劃。繼肯尼迪總統宣佈美國將在20世紀60年代末將人類送上月球並安全返回地球之後，1968年12月，美國宇航局準備送三人——Frank Borman, Jim Lovell和Bill Anders ——繞月球后返回地面，即阿波羅8號任務。他們成為了史上第一批不僅離開低地球軌道，而且還看到了難以捉摸的月球背面的人類。

這是Lovell描述月球表面的著名片段：“月亮基本上是灰色的，沒有顏色，看起來像石膏或者是淺灰色的沙灘。我們可以看到相當多的細節，它們之間沒有那麼強的對比。火山坑有很多，其中一些似乎更新。特別是圓形的隕石坑——看起來像被隕石或某種類型的拋射物擊中。”

Apollo Capsule項目經理George Low（左）與土星V月球火箭的設計者Wernher Von Braun一起。

圖片來源：NASA

當阿波羅8號宇宙飛船繞着月球的背面飛行時，向地球發出的信號被切斷了大約10分鐘，這段時間對飛行機組和任務控制中心來説是極其艱難的。孤零零的阿波羅8號真正地與世隔絕了，冒險前往着無人抵達過的地方。當宇航員們從月球背面轉回來時，休斯敦任務控制中心飛行組鬆了一口氣。

Charlie

Duke描述了飛越月球背面的感受：“計算機告訴我們與地球已失去聯繫，無法收發任何信號。突然之間日出了！這是我們見過最戲劇性的日出。在地球軌道上，你看到太陽在地平線或大氣層上發出的光芒，它逐漸變得越來越明亮。而在月球附近看到的則不同，一瞬間陽光在月球表面上劃出一道道長長的陰影。月球背面近在咫尺，但我絕不想要在那兒降落。“

在阿波羅8號任務成功完成之後，阿波羅9號升空至低地球軌道進行登月艙的測試。之後再次拜訪月球背面的是1969年5月登上阿波羅10號的Gene Cernan，John Young和Tom Stafford。幾個月後，阿波羅11號完成歷史性登月。 

然而，當飛越月球的另一邊時，三位宇航員遇到了一些奇怪的事情。而在過去幾年裏，由於美國電視上播出的陰謀論紀錄片，NASA不得不再次重新解釋。實際上在20世紀70年代以來奇怪事件的原因就已眾所周知。

阿波羅10號上的“奇怪的事件”指的是一些非常奇怪的聲音。阿波羅探測器上的無線電系統按現在的標準來看是挺土的，但在當時是最先進的。根據大多數宇航員的説法，指令艙和登月艙都是相對嘈雜的環境，充滿了顛簸的風扇與發動機的噪音。阿波羅10號機組人員通過無線電系統聽到的聲音使他們感到困惑，他們形容這聲音幾乎就像由名為Theremin的電子樂器發出的，常用於20世紀50年代和60年代令人毛骨悚然的科幻小説B級電影，或是Beach Boys的歌曲“Good Vibrations”中的配樂。研究證明，這些聲音只不過是20世紀60年代無線電通信系統的干擾效應。

阿波羅10號船員 Gene Cernan，John Young 和 Thomas Stafford。

圖片來源：NASA

隨着着陸月球的開始，兩名宇航員將前往月面，剩下一人仍留在指令艙上單獨圍繞月球飛行。Michael Collins（阿波羅11號）、Dick Gordon（阿波羅12號）、Stuart Roosa（阿波羅14號）、Al Worden（阿波羅15號）、Ken Mattingly（阿波羅16號）和Ron Evans（阿波羅17號），他們是阿波羅登月任務的無名英雄，獨自進行繞月飛行是宇航員有史以來最勇敢的壯舉。他們花費數天時間從軌道上進行非常詳細的月球觀測，繪製出了以前從未見過的地圖。

Al

Worden經常被引述説，他的獨處時光是他在阿波羅15號任務期間所度過的最好時光。“你可以想象，擺脱那些傢伙真是太好了。要知道被困在家庭轎車大小的艙室裏超過一個星期，真的非常擁擠。Dave Scott和Jim Irwin一離開，我覺得自己總算有些空間可以開始做繪製月球表面的重要工作。但在月球背面時，太陽和地球都被阻擋了，就像你無法想象的那樣。你看到的星星數量絕對難以置信：它們就像一張白紙，而你知道其中任何一顆都是一個獨立的“太陽”！”

阿波羅宇航員和飛行小組經常被問到的問題是：為什麼所有的登月任務都在月球正面？

“我們希望與地球保持通訊，所以我們無法降落在月球背面，” Charlie Duke説。在當時，如果宇航員在月球背面出現問題，他們將無法直接與地球進行通信。但在今天，這已不是一個問題，因為我們已經可以將衞星送入月球軌道來傳遞通信。 

阿波羅15號任務中最著名的“起源石”，是阿波羅任務期間收集的數百塊岩石中的一塊，至今仍在研究中。

圖片來源：NASA

月球背面讓科學家越來越感興趣，並且可能計劃未來的載人任務。事實上，月球背面的研究潛力是巨大的。幾十年來，天文學界和科學界一直希望將射電望遠鏡和光學望遠鏡放在此處。背面的天文台不僅可以屏蔽來自地球的無線電干擾，還可以屏蔽地球上的日光眩光。望遠鏡可以建在隕石坑內以避免太陽輻射，並將為我們提供深入到宇宙深處的前所未有的清晰洞察力。

目前，我們仍無法真正瞭解到是什麼樣的過程導致了月球背面與正面外觀上的巨大差異。月球在形成時，它比現在更加接近地球，且可能那時自轉週期也尚未固定，這意味着月球背面和正面的地貌應該不會有太大差別。而現今讓我們費解的正是月球背面有大量衝擊隕石坑，卻少了很多火山形成的月海。

如今，NASA的月球勘測軌道飛行器已經精確地繪製了月球兩側的地圖。而中國也剛剛發射了嫦娥四號，1月初將會實現首次月球背面的登陸任務。如果成功，這將是世界首次實現月球背面軟着陸和巡視勘察，同時也是首次在月球的高緯度極地着陸。對月球背面的研究，將有助於人類更深入地瞭解月球的過去，月球與地球的關係，以及我們自己的過去。

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圖片來源：Juris Sennikovs