歐陽(yáng)自遠(yuǎn)

3月8日，嫦娥四號(hào)著陸器和“玉兔二號(hào)”月球車完成喚醒設(shè)置，迎來(lái)了第28月晝。截至今天，嫦娥四號(hào)已在月球背面順利工作797個(gè)地球日。一直以來(lái)，月球都以“正面”示人，但為何我們無(wú)法直接觀測(cè)月球暗面？

月球暗面之所以顯得神秘，原因在于我們無(wú)法從地球上直接觀測(cè)到月球背面。由于月球的天平動(dòng)，月盤邊緣區(qū)域有時(shí)候會(huì)露出一點(diǎn)點(diǎn)側(cè)背。導(dǎo)致地球與月亮只有“一面之緣”的原因究竟是什么？

潮汐鎖定

實(shí)際上，地球只能觀測(cè)到月球的一面，是因?yàn)橐环N特殊的天體現(xiàn)象——潮汐鎖定。

因重力梯度從而使天體永遠(yuǎn)穩(wěn)定地以同一面對(duì)著另一個(gè)天體，這種現(xiàn)象稱為潮汐鎖定（或同步自轉(zhuǎn)、受俘自轉(zhuǎn)），如月球永遠(yuǎn)以同一面朝向地球。潮汐鎖定的天體繞自身的軸旋轉(zhuǎn)一圈要花上繞著同伴公轉(zhuǎn)一圈相同的時(shí)間。

這種同步自轉(zhuǎn)導(dǎo)致一個(gè)半球固定不變地朝向伙伴。月球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)周期都約為4周，因此無(wú)論何時(shí)從地球觀察月球，都只能看見同一面的半球。直到1959年，通過(guò)從蘇聯(lián)的月球3號(hào)探測(cè)器傳送回來(lái)的照片，人們才完整地看見月球背面。

特殊的“鵲橋”

要看見月球暗面的模樣，使用尋常的探測(cè)方法是做不到的，因?yàn)槿祟愒诘厍蛏喜粌H從未見過(guò)月球背面，通信信號(hào)也會(huì)被阻隔。如何解決通信難題呢？

最好的辦法就是搭一座“鵲橋”——在地月拉格朗日L2點(diǎn)布置一顆中繼衛(wèi)星，距離月球大約6萬(wàn)至8萬(wàn)公里。L2點(diǎn)本身與地球之間也被月球遮擋了，不過(guò)地球和月球引力可以使中繼衛(wèi)星沿著圍繞L2的所謂光暈軌道運(yùn)行，這樣就可以同時(shí)“看到”月球背面，也能“看到”地球，為嫦娥四號(hào)著陸器和月球車在月球背面軟著陸和月面工作提供信號(hào)傳輸和測(cè)控支持。