月球背面

月球背面

月球背面指月球的背面,從地球上始終不能完全看見(背面的18%因為天秤動能夠看見),因此被稱為月球背面(Farside)。兩個半球的特徵有著顯著的不同,正面有許多巨大的月海(這是早期的天文學家在認知上的錯誤,以為這些平原有水,才稱之為海);另一邊受到撞擊,有著密集的隕石坑,只有少量,大約2.5%的面積被海覆蓋著,相較之下正面的海覆蓋的面積高達31.2%。2019年1月3日,探測器嫦娥四號降落在月球對該盆地進行探測,有助於研究月殼和月幔的組成、月球的地質特徵、起源和演化現象。

基本信息

探測歷程

早期探測

月球背面照世界首張月球背面照原來是這樣的

1950年代晚期,人們對月球背面認識依然很少。月球背面仍有82%的表面是在未知的狀況下,並且其特性完全未被探測過。經由天秤動可以看見月球背面特徵的一個例子是東方海,這是一個突出的撞擊盆地,幾乎跨越1,000千米(600英里),

1906年這個地形才被德國天文學家JuliusFranz給予命名。這個盆地的本質直到1960年代將整體的形狀投影到一個球體上時才被發現。它是在1967年才被月球軌道器4號拍攝到完整的細節。

背面拍攝

月球背面照:隕坑滿地月球背面照:隕坑滿地
1959年10月7日,前蘇聯的太空船月球3號傳回月球背面的第一張照片,東方海是解析出的18個地形特徵之一涵蓋到三分之一從地球看不到的部分。

1960年11月6,蘇聯科學院出版了第一份的月球背面地圖,它包含了500個可分辨的景觀特徵目錄。一年之後,前蘇聯以月球3號為基礎,製做了第一個月球儀(比例為1:13600000),包含了從地球上無法看見的月球背面特徵。在1965年7月20日,另一艘前蘇聯太空船探測器3號傳送回25張畫質非常好的月球背面照片,有比月球3號高了許多的解析度。特別是,它們顯示有著長數百公里的鏈狀隕石坑。在1967年,在莫斯科出版了第二部份的月球背面地圖。以探測器3號的資料為基礎,目錄中包含了4,000個新發現的月球背面地形。在同一年,由蘇聯發布了第一份完整的月面圖(比例為1:5000000)和修訂的完整的月球儀(比例為1:10000000),呈現了95%的月球表面。

2010年12月21日,美國國家航空航天局(NASA)的月球勘測軌道器(LRO)拍攝了一組驚人的月球遠側照片,紅色區域地勢高,藍色區域地勢低,展現布滿隕坑的月球表面。這些照片的清晰度是以往所拍月球遠側照片的106倍,其所呈現的細節精細程度創下歷史紀錄。

中國探測

中國2018年將登入月球背面中國2018年將登入月球背面
2015年9月8日電:預計將於2017年前後發射的“嫦娥五號”將實現我國開展航天活動以來的四個“第一次”。而作為“嫦娥三號”備份的“嫦娥四號”將實現在月球背面落月探測。
2015年9月8日舉行的“第二屆北京月球與深空探測國際論壇”上獲悉的。中科院國家天文台副台長、中國探月工程地面套用系統總設計師李春來表示,“嫦娥五號”將有四個探測器一起發射到月球軌道,分別是軌道器、上升器、著陸器和返回器,其中著陸器和上升器要落到月球表面去採樣。“嫦娥五號”有三個系統都是全新的,有非常多技術突破。

2019年新年伊始,中國探月工程實現開門紅——1月3日10時26分,經過約38萬公里、26天的漫長飛行後,中國嫦娥四號探測器自主著陸在月球背面,實現人類探測器首次月背軟著陸。

探測過程

馮·卡門撞擊坑

嫦娥四號著陸器拍攝的著陸點南側月球背面圖像嫦娥四號著陸器拍攝的著陸點南側月球背面圖像

2019年1月3日,人類首個在月球背面軟著陸的探測器嫦娥四號穩穩降落在月球南極-艾特肯盆地馮·卡門撞擊坑。

嫦娥四號著陸區相當於嫦娥三號著陸區的八分之一,且落區周圍有海拔10公里高的山。嫦娥四號在月球背面著陸區地形起伏達到6000米,可謂跌宕起伏、險象環生。

馮·卡門撞擊坑對於中國而言還有另一層非凡的意義:它是以20世紀匈牙利裔美國航天工程學家馮·卡門命名的,他被譽為“航空航天時代的科學奇才”。

嫦娥四號落月

2004年1月中國月球探測工程全面啟動,嫦娥探月已經走過了15年。

2015年,嫦娥四號才正式決定到月球背面著陸

2019年1月3日10時15分,嫦娥四號迎來制動時刻,7500牛發動機開機,動力下降開始;

10時21分,降落相機開機,開始抓拍落月全過程;

10時25分,嫦娥四號轉入懸停模式,隨後不一會兒便轉入避障模式。

10時26分24秒,經歷了近700秒的落月過程。

探測發現

月球背面照月球背面照
科學家們認為,月球南極-艾特肯盆地是研究月球深部物質組成的重要視窗,對該盆地進行探測,有助於研究月殼和月幔的組成、月球的地質特徵、月球的起源和演化,解釋月球上的磁異常現象。

月球車在月背行走時,還可以獲取集地形地貌、物質成分、淺層結構於一體的綜合地質剖面,這個剖面一旦建立起來,將是國際首創。

同時,到月球背面開展低頻射電天文觀測是天文學家們夢寐以求的事情,可以填補射電天文領域在低頻觀測段的空白。這樣的天文觀測是研究太陽、行星及太陽系外天體的重要手段,也將為研究恆星起源和星雲演化提供重要資料。

背面之謎

1959年蘇聯拍攝的第一張月球背面的圖片在沒有太空探測器的年代,月球背面一直是神秘的未知世界。由於潮汐鎖定,月球繞地球公轉與自轉的周期相同,因而地球上看到的月亮“景色”總是一樣的。直到大約60年前,前蘇聯的月球3號探測器傳回了第一張月球背面的影像。大約50年前,美國阿波羅8號的3位太空人在環月飛行時,成為最先親眼看見月球背面的人類。

越來越多去往月球的探測器讓人們發現,原來月球背面和正面如此不同:正面相對平坦,而背面崎嶇不平、遍布坑坑窪窪的撞擊坑。無論是物質成分、形貌構造還是岩石年齡,正面和背面都有很大差異。比如,從成分上看,月球正面約60%都被月海玄武岩覆蓋,而背面幾乎都是高地斜長岩。月球上有22個月海,19個分布在正面,只有3個很小的月海在背面。此外,月球背面的月殼比正面厚,最厚處達150公里,而正面月殼厚度只有約60公里。

研究意義

月球背面月球背面
月球正面和月球背面的差異科學家認為,月球背面更為古老,對研究月球和太陽系的早期歷史具有重要價值。地球上經歷了多次滄海桑田,早已將自己的過往隱藏,對月球背面的探測或許能讓人類更好地認識自己的家園。

意義之一:探究月球背面的岩石結構

月球背面的岩石更加古老。如果我們能獲取更古老的岩石類型等物質成分信息,對我們了解月球的化學成分演化過程會有很大的幫助。同時,通過對月球背面進行勘測,人類可以獲取集地形地貌、物質成分、淺層結構於一體的綜合地質剖面,這個剖面一旦建立起來,對揭示著陸區域地質演化歷史、演化細節有重大貢獻。

意義之二:探究月表的環境

月球背面月面中子與輻射劑量、中性原子等月表環境與月球正面存在差異,宇宙輻射、太陽風與月面物質相互作用也不盡相同。月球背面月表環境探測將為人類重返月球以及月球探測器設計等提供重要幫助。

意義之三:天文觀測

天文學家一直希望找到一片完全寧靜的地區,監聽來自宇宙深處的微弱電磁信號。在地球上,人們日常生產生活的電磁環境會對這樣的觀測產生嚴重干擾。而月球背面是一片難得的寧靜之地,因為月球自身禁止了來自地球的各種無線電干擾信號。到月球背面開展低頻射電天文觀測是天文學家夢寐以求的,可以填補射電天文領域上在低頻觀測段的空白。這樣的天文觀測是研究太陽、行星及太陽系外天體的重要手段,也將為研究恆星起源和星雲演化提供重要資料。科學家或將窺見大爆炸後宇宙如何擺脫黑暗,點亮第一代恆星從而迎來“黎明時代”的信息

開發利用

月球背面照月球背面照
因為月球背面受到遮蔽而接收不到來自地球的無線電傳輸,有些天文學家認為是建立無線電望遠鏡的良好場所 利用自然的的地形建立一個如同波多黎各的阿雷西博 般大小的、碗形固定不動的望遠鏡。口徑更大的望遠鏡直徑達到100-千米 (62-英里)的望遠鏡計畫建造在接近月球背面中心的代達羅斯,並且高的山脊可以有效的阻絕來自軌道上衛星的噪聲。另一個潛在的無線電望遠鏡候選場地是沙哈坑。

地月系統的L拉格朗日點在月球背面上方大約62,800 km (39,000 英里),也已經被建議作為未來的一個無線電望遠鏡設定的點,在該處會以拉格朗日點的利薩茹軌道來設定。

美國國家航空航天局由一個月球的研究任務,將送一艘能將樣品送回的登入艇前往南極-艾托肯盆地,這是一個巨大的撞擊事件形成的直徑長達2,400千米(1,491英里)坑洞。這次撞擊的大小已經深入月球的表面,從這個地點攜帶回的樣本可以獲得關於月球內部的資訊。

因為侵襲月球正面的太陽風受到地球的遮蔽,估計月球背面的月海會有月球表面最高的氦-3濃度,相對而言這種同位素在地球上非常罕見,但是在核融合的反應堆中是很好的燃料。這種物質的存在給了主張在月球建立基地的支持者一個很好的理由。

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