“鹊桥”连天地 “嫦娥”吻“月背”

苏更新

“七夕今宵看碧霄，牵牛织女渡河桥。”七夕节要到了，相传在每年的农历七月初七的晚上，织女与牛郎都会在鹊桥相会。不过，今年的“鹊桥”比较忙，在给牛郎、织女牵线之前，它还得去替“嫦娥”先去趟月球！

皎洁明月悬夜空 神秘“月背”仓谜团

探测月球的美好愿景令人神往，然而进军“月背”（月球背面）谈何容易！46年前，美国曾计划发射“阿波罗18号”登陆“月背”，但由于未能突破“月背”和地面的通信难题而被迫放弃。

我国第一个探月工程——“嫦娥工程”于2004年3月1日正式启动。2007年10月24日，我国“嫦娥一号”绕月探测器载着中华民族的“奔月”梦想，踏上了飞奔月空的漫漫旅程。之后，“嫦娥二号”，“嫦娥三号”以及“嫦娥五号”相继奔赴月球，完成了既定的科学探测目标，为后续探月积累了宝贵的经验。

2018年年底，我国将发射“嫦娥四号”登月探测器。“嫦娥四号”原本是“嫦娥三号”的一个备份星，然而被赋予了更加艰巨的探月使命，那就是在“月背”进行“软着陆”，从而揭示“月背”的更多秘密。

或许同学们会疑惑，为什么科学家对“月背”情有独钟呢？人类探月的目的就在于了解月球的前世今生，从而为开发太空资源以及深空探测提供科学依据。然而，科学认识月球，需要关于月球的完整资料的支撑。如果没有“月背”探测数据的支撑，那么人类对月球的认识总是不完备的。

有趣的是，月球在运行过程中总是把靓丽的那一面对着我们，这就是我们通常所说的“皎洁之月”，而我们却始终无法看到月球的背面。人们对于“月背”有着各种各样的猜测，其中不乏外星人基地之说。我国的“嫦娥”系列月球探测器多次飞临月球，获得了“月背”的大量探测数据，包括地形地貌、物质成分、表面环境等详细信息。

也许，迄今科学家并没有发现所谓的外星人基地，也没有发现人为活动的踪迹，然而，神秘的“月背”还是激发了人类的探索热情，这就是人类走向月球和进行深空探测不可回避的一个环节。

为什么我们看不到“月背”？

月球的自转周期与其绕地球公转的周期是一样的，都是27.3天。这样一来，对于地球观察者来说，就永远无法看到月球的背面了。

如果月球只是绕地球公转而没有自转的话，那么它公转一圈，我们就能看到它的全部了。然而，月球的自转周期与公转周期是相同的，这是由于地球对月球强大的潮汐作用造成的。因此，月球公转了多少，就自转了多少，所以我们永远看不到月球的另一面。

不过，这只是一个近似的说法。由于月球的运动既复杂又不均匀，而且月球内部物质的分布也是不均匀的，因此月球的“脸”还是会发生一些变化的。一般来说，月球的“脸”有41%是始终面向我们的，有18%是时隐时现的，有41%是我们永远看不到的。

破解“月背”原始“密码”

揭开月球千古“哑谜”

根据此前拍摄的“月背”照片，“月背”看起来只是一片保存了近40亿年之久的荒凉大陆，地貌崎岖不平，甚至找不出一块平坦的场地来做宇宙飞船的登陆点。并且布满了大大小小的陨石坑和密密麻麻的环形山，这些环形山纵横交错，重叠相连，有的绵延数百千米。

神秘的“月背”无疑是一个具有挑战性的“哑谜”，但我国科学家依然知难而进。我们赖以生存的地球曾经经历了多次沧海桑田，早期的地质历史痕迹已经不复存在。还原地球的历史，一个可能的途径就是从月求的地质记录中寻找答案。从这个意义上来说，“月背”的价值是得天独厚的！相对于月球正面来说，“月背”的地质构造更为古老，保留着更为原始的自然状态，因此是研究月球和地球早期历史的理想样本。

同时，“月背”独特的环境优势也具有重要的利用价值。由于“月背”屏蔽了来自地球的各种无线电干扰信号，因此是监听来自宇宙深处微弱电磁信号的理想场所。

“嫦娥四号”登月探测器的“月背”之旅，将开启“月背”探测的新征程。“嫦娥四号”不仅有望破解“月背”的原始“密码”，而且有助于揭开月球的千古“哑谜”，其科学意义是十分深远的。

登陆月球本身就是一个极具挑战性的难题，而登陆“月背”则要比登陆月球正面更难。由于月球本身的阻隔，在“月背”飞行和着陆的探测器，是不能直接与地面进行无线电通信的。没有了通信，就等于没有了交流，科学家自然就无法了解探测器的运行状况，精准控制也就成了空谈。

为了确保“嫦娥四号”能在“月背”安全着陆，我国科学家开创性地提出了地月中继通信的科学想法。“鹊桥”中继卫星作为“嫦娥四号”的“先行官”，已于今年5月发射，它将成为我国空间探测的中继“通讯站”。

“鹊桥”巧布奇妙点

远端“嫦娥”一星牵

中继卫星作为一个在太空运行的数据“中转站”，其主要功能是进行天基测控和空天数据中继，为卫星、飞船等航天器提供数据中继和测控服务。相比于地基测控，天基测控的最大优势就是覆盖率高、具有实时性、经济效益高等优点。

然而，茫茫宇宙中，“鹊桥”中继卫星放在哪才能发挥作用呢？作为“嫦娥四号”登月探测器的中继卫星，“鹊桥”中继卫星将运行在地月系统拉格朗日L2点，这样才能更好地为“嫦娥四号”登月探测器提供地月中继通信支持和服务。

拉格朗日点是宇航领域非常重要的奇异点，因由法国数学家拉格朗日提出而得名。其中的地月系统拉格朗日L2点与人类的航天活动关系最为密切，因此是国际深空探测领域的一个热点。

地月系统拉格朗日L2点位于地球和月球连线的延长线上，中继卫星工作在这个点上可以实现实时对地通信。位于地球和中继卫星之间的月球要比地球小得多，因此几乎遮挡不住地球和中继卫星之间的信号传播。

工作在地月系統拉格朗日L2点的“鹊桥”中继卫星，由于受地月引力作用平衡而保持相对稳定的状态，因此可以节省卫星燃料，有利于对其进行轨道控制。

如今，“鹊桥”中继卫星就像是在月地之间搭建的一座“鹊桥”，从而为“嫦娥四号”登月探测器和地面之间建立一种可靠的通信联系通道，从而保证科学家对处于“月背”的“嫦娥四号”登月探测器了如指掌。