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为何在月球背面着陆难于月球正面?

来源:综合 作者:杨宇光 VIEW: 发布时间:2020-05-27

人类在地球上永远只能看到的月球正面(左)和看不全的背面(右)(图片来源于NASA)


月球正面和背面的比较。正面以地形平坦、月海居多,背面颜色较亮,月陆居多,撞击坑分布密度也比正面高,地形更崎岖(©YC)

由于潮汐锁定,月球的自转周期与公转周期相同,这使月球始终以同一面朝向地球。人们在地球上观测月球,天秤动导致月面边沿地区可以被观测到,除此之外,月球背面的大部分区域是无法被观测到的。

因此,对月球背面的观测只能依靠航天技术来实现。1965年7月18日,苏联发射地探测器3号。在发射后33小时,该探测器从距月球9219千米的高度拍摄了月球表面并传回地面,获得了人类第一张月球背面的照片。由于当时没有先进的数码技术,因此所拍摄的照片不清晰,但这毕竟是人类第一次获得月球的背面的照片。当赫鲁晓夫拿着这张照片向当时的美国总统炫耀时,这次探测任务也成为炫耀大国技术实力的工具。虽然此次任务所获得的信息和细节都无法与之后的绕月飞行器相比,但其在科学上的意义重大。

与月球正面丰富的地形地貌(月海、山脉、环形山等)相比,月球背面的地貌略显单调,它几乎没有大的月海,而是布满了大大小小的环形山。有天文学家推测,这些环形山是月球在过去的数十亿年间遭受的陨石撞击所导致的,一定程度上保护了地球的安全。

对月球背面的探测可谓意义重大。或许在未来,人类将不仅仅满足于对月球的考察或短期驻留,而是要建立长期驻留的科学考察站。那么,月面驻留地区的选择将至关重要。

在长期驻留的科学考察站的选址过程中,其中一项非常重要的考虑因素就是该地区能为科考站提供能源。月夜长达14天,而且十分寒冷,在这样的条件下为科考站提供能源是一项难度极高的任务。目前被认为最合适的技术途径是采用核反应堆提供能源,但将核反应堆运送到月球也具有极大的难度和风险;而单纯采用“太阳能+蓄电池”的方法提供能源,同样难度不小。

而对月球背面的探测,让我们有了另外一种技术途径可供选择。在月球背面的两极区域中,有些地区处于永久光照区,有些地区处于永久阴影区。在永久光照区建立科学考察站,持续的太阳能可以提供充足的能源,科考站的热控设计也相对简单。在永久阴影区中,其存留的水冰可解决航天员的饮水问题,也可被用作登月舱往返所需的推进剂。

而上述这些对月球科学考察站的设想的前提,就是人类能够对月球背面进行更为细致和全面的了解。目前,人类已经通过绕月探测器对月球背面进行了广泛深入的普查,但还缺乏像对月球正面的表面详查手段。

苏联与美国在月球表面的首次软着陆均选择了月海地区,这是因为在月海地区有广阔的平坦区域供着陆选择,技术难度相对较低。但是,想要在遍布环形山的月球背面着陆是难度很高的一项任务。除此之外,探测器在月球正面可以获得近实时的测控支持。而在月球背面则需要强有力的中继测控支持,才能实现探测器与地面之间的数据链路。即便如此,这对探测器的自主能力也提出了更高的要求。尽管难度如此之大,在月球背面实施软着陆仍然具有深刻的科学意义。借此,我们能够建立更加完备的月球探测体系,为人类未来能够在月球建立科学考察站奠定坚实的基础。

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