本文將介紹月球背面的一些冷知識,當然也有可能包括並不存在的外星人,或者月球背面飛船!何謂“月球背面”?受地球和月球之間的潮汐力影響,月球的自轉變慢,以至於它總是以同一個半球面(所謂“月球正面”)朝向地球,而月球的另一面,我們從地球上是看不全的(在某些條件下能看到18%),這就是所謂的“月球背面”,也被稱為“月球另一面”。

需要特別說明的是,月球背面不能與“月球晤面”混淆。所謂月球暗面,是指在特定時間不能被太陽照亮的月球半面。只在滿月月相時,月球背面才與月球暗面相同,而在新月月相時,月球正面正好是月球暗面。事實上,平均而言,無論是月球正面還是月球背面,接收到的太陽光都是等量的。儘管如此,“月球暗面”這個術語還是常被用來指代月球背面。

                                       

“月球背面”

月球背面的問題:月球背面有沒有飛船和外星人

從外表上看,月球正面和月球背面這兩個半球差異明顯。月球正面佈滿大型“月海”(實際上是月面上的平原,“月海”一詞是早期天文學家的說法,他們誤以為那些平原是月球上的海洋):月球背面密布隕擊坑,看上去傷痕累累,平原(月海)數量則很少。月球正面的31.2%都被月海覆蓋,而月球背面的這一比例僅為2.5%。

                                       

月球背面有沒有飛船?

為什麼月球正面和月球背面的差異這麼大?最可信的一種解釋是:與月球正面的生熱元素含量較高有關(這已被美國的“月球勘測器伽馬射線光譜議”獲取的月球地質化學數據所證實)。

有人會說,海拔高度、地殼厚度等因素也可能影響玄武岩的噴發,從而影響月面地形。但是,用這些因素卻不能解釋月球背面的南極艾肯環形山--這座環形山是月面海拔最低的,那裡的月殼也比較薄,但那裡的火山活動卻不如月球正面的“風暴洋”(月球正面西邊的一個巨大月海)活躍。

                                       

探測器“看”到的月球背面

直到20世紀50年代,人們對月球背面都所知甚少。雖然月球天平動(見背景知識)使得人們可以周期性地從地球上一瞥位於月球背面邊緣的地貌,但由於觀察角度比較低,觀察精度也不夠,即使是區分一個隕擊坑和一座山脈都很困難。所以,對於82%的月球背面,那時就連天文學家也一無所知,他們只能對月球背面的特徵做出大量猜測。

1959年10月7日,蘇聯的“月球3號”探測器對月球背面拍攝了首批圖像,其中18幅可以分辨,它們反映了從地球上不可見月面中1/3的情況。在對這些圖像進行分析後,蘇聯科學院於1960年11月6日發布了首幅月球背面地圖,其中包括500個明顯的地貌。一年後,基於“月球3號”探測數據製作的首個月球儀(比例尺為1:13600000)在蘇聯發布,上面標註了多個從地球上看不見的月面地貌。

1965年7月20日,另一艘蘇聯探測器“火箭3號”發回了25張月球背面的高清晰度圖像,它們的分辨率大大高於“月球3號”拍攝的圖像。尤為重要的是,“火箭3號”發回的圖像顯示出長達數百千米的隕擊坑鏈。

1967年,基於“火箭3號”探測數據製作的月球背面地圖的第二部分在蘇聯出版,上面標註了4000個新發現的月球背面地貌。也是在這一年,首幅“完整月球地圖”(比例尺為1:5000000)以及經過升級的“完整月球儀”(比例尺為1:10000000)在蘇聯出版,上面準確標註出了至少多達95%的月面情況。

隨著月球背面的大量地貌被蘇聯太空探測器首先揭示,蘇聯科學家理直氣壯地為它們進行了命名。但這引起了一些爭議。國際天文學聯合會保留了其中許多名字,但後來承擔了為月球背面地貌命名的責任。

月球背面首度被人眼直接觀察到是在1968年的“阿波羅登月”任務期間。由此開始,參加“阿波羅”8號、10號至17號任務的宇航員都親眼目睹了月球背面,多個月球探測器也相繼拍攝了月球背面的圖像。

不過,從月球背後經過的飛行器都會暫時失去與地球的直接無線電聯繫,直到從背面飛出來後才能恢復聯繫。值得一提的是,在“阿波羅”系列任務中,有一次,飛船在位於月球背後時,其服務艙的主引擎突然失靈,使得地球上的任務控制中心大為緊張,以為飛船完蛋了,幸好飛船後來重新出現並安然無恙。

                                       

安放望遠鏡的好地方

正是因為發自地球的無線電信號在月球背面會被屏蔽,因此有科學家認為月球背面是安裝射電望遠鏡的好地方。就像在波多黎各安裝“阿雷西博”望遠鏡一樣,月球背面的碗形小型隕擊坑也是安裝望遠鏡的理想地方,它們能為望遠鏡提供天然的保護。

如果要安裝規模大得多的望遠鏡,那麼,靠近月球背面中央、直徑達100千米的代達羅斯隕擊坑不失為一個好地方,其3000米高的邊緣將有助於阻擋來自軌道中人造衛星的偏離信號。在,月球背面,還有一個潛在的射電望遠鏡的安裝地,這就是薩哈隕擊坑。

要想在月球背面部署射電望遠鏡,必須首先克服多個難題。比如,細小的月球塵埃可能會污染設備、月球車和宇航服;用於製作碟形天線的導電材料必須仔細保護,以抵擋太陽耀斑的影響;為了防止其他無線電波的干擾,月面望遠鏡周圍區域也必須得到保護,等等。

部署未來射電望遠鏡的另一個地點是地一月系統中的12拉格朗日點,它位於月球背面上空大約62.8萬千米,被考慮作為未來射電望遠鏡在拉格朗日點附近採用李薩育軌道的地點。李薩育軌道是一種準週期性軌道,一個物體在李薩育軌道中可以圍繞一個三體系統(例如地球、月球和射電望遠鏡)的拉格朗日點作無須任何推進的運動。

美國宇航局正在考量的月球探測計劃之一,是向月球背面的南極艾肯環形山(盆地)發送取樣回歸登陸器。這個盆地地貌是一次大撞擊事件造成的,其寬度接近2400千米。那次撞擊的規模之大,在月面上刻下一道深深的烙印,也撞出了月球內部的物質。因此,在這個地方提取地質樣本並送回地球作深入分析,就有可能獲得有關月球內部情況的信息。

月球正面因為得到地球的保護而免遭部分太陽風的襲擊。據此看來,月球背面月海中的氦-3同位素含量有可能是整個月面上最高的。這種在地球上相對罕見的同位素在未來極可能成為核聚變反應器的燃料,難怪一些主張建立月球定居點的科學家把氦-3作為建設月球基地的理由之一。

                                       

再探月球背面

從美國宇航員在1968年的“阿波羅”任務中登陸月球至今,40多年已經過去。如今,科學家打算再度運用載人航天器探索月球的另一面。

2010年11月,美國航天巨頭洛克希德·馬丁公司屬下的工程師們表示,希望將宇航員送至月球上空的靜止軌道,以進一步探索這顆地球的衛星。洛克希德·馬丁公司打算,用載人飛船釋放遙控機器人到月球表面收集樣本,並探測月球背面的南極艾肯環形山,這也是太陽系中最古老的隕擊坑之一。

更為關鍵的是,該公司希望此舉將作為對未來的載人火星之旅的一次可行性測試。根據美國宇航局目前的規劃,載人前往火星需要6個月時間。這項任務最終是否實施,要看相關的設備和宇航員究竟能否勝任長時間的太空旅行。而此前美國宇航局預估,一次載人往返火星任務需要大約一年時間,其中有幾個月是讓宇航員在火星上收集樣本的時間。

                                       

從地球前往火星,需要讓飛船飛出地球軌道進入火

星軌道,然後再逐漸下降到火星表面。但要想採取這種方法,就必須等到地球和火星在各自軌道中都處在正好合適的位置,而這樣的發射窗口差不多每25個月才出現一次。以現有的技術為前提,採用這種方法往返火星實際上可能需要16個月時間。不過,假如採用核火箭(這方面目前尚有難度和爭議),這個時間就可以減少到4個月。

洛克希德·馬丁公司計劃,運用地球與月球的合併引力來確保載人月球飛船在同一地點(所謂拉格朗日點)盤旋,從這個地點能同時看見地球和火星。該公司打算採用“L-2(拉格朗日點)背面任務獵戶座”飛船來完成這項工作,這艘飛船上將同時搭載宇航員和月面探測器。

在這項載人月球任務過程中,將重點觀察人體對長時間深空輻射的反應,由於載人火星之旅更為漫長,所以這是一個必須考慮的問題。同時,長時間遠離地球究竟會對宇航員的生理和心理產生什麼樣的影響也是一個重要的研究課題。此外,因為火星比月球遠得多,飛船返回時重入地球大氣的旅程累積速度也會快得多,必須想辦法把重入速度降下來,而載人月球飛船的返回將提供研究機會。

1968年,執行“阿波羅8號”任務的宇航員代表人類首次親眼目睹了月球背面。但自那以後,對月球背面的探索一直很稀疏。月球背面十分荒涼,“阿波羅8號”宇航員威廉·安德斯對此做了最好的總結:“月球背面看上去就像是我家孩子玩了一會兒的沙堆。它(指月球背面)傷痕累累,體無完膚,只不過是一大片腫塊和洞洞。”

一旦得到美國宇航局批准,洛克希德·馬丁公司將首先研發重型運載工具。假如一切順利,“L-2背面任務”最早有望在2016年實施。