月球背面隐藏着什么秘密?为什么人类对月球背面这么执着?

航天
  • 前瞻网
  • 2018-12-11 16:23

在围绕着我们运行的轨道上受到太阳不同程度的照耀,月亮每个月都向我们展示着它那张微笑着的“月中人”脸(月球正面的阴影部分像一个人形),然而,由于它的轨道动力学,我们从地球上永远只能看到月亮的一个面,对于月球背面,我们却一直没有机会一睹芳容。

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月球的背面,由美国国家航空航天局的月球勘测轨道飞行器拍摄。来源:NASA/Goddard/Arizona State University

不过严格来说这种说法并不够严谨。月球在天空中沿着椭圆的轨道运行,而在运行过程中,由于其位置的变化,月亮会产生轻微的摇摆,这意味着我们可以看到一丝月球的背面;在一年的不同时间中,我们可以从地球上看到59%的月球表面。但是,直到第一次探月任务绕月飞行之前,人们对月球背面那边究竟有什么还一无所知。

人们常常错误地认为月球的另一边是常年黑暗的,但相反,它和月球近地的那一面一样也会经历昼夜循环。当我们看到近地的那一半月亮被太阳照亮,形成半月形或新月形时,月球另一面也有一半同时被照亮着。而当我们看到新月时,月球背面则是大白天,而当我们看到月亮圆的时候,月球背面则是大晚上。

我们只能看到月球一个面的原因是一种被称为“潮汐锁定”的现象。月球大约每27天自转一次,这相当于绕地球一周的时间。它的旋转速度就意味着当它绕地旋转的时候,我们看到的月球面总会是大致相同的。

阿波罗16号登月舱飞行员查理·杜克(Charlie Duke)说:“月球表面的每一个地方都会经历两周的白天和两周的夜晚,当初阿波罗16号(Apollo 16)的着陆地点在笛卡尔环形山,我们着陆的时候还是清晨。我们是第五次登陆月球的任务,那里真的是一个激动人心的地方。”

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在阿波罗16号登月任务中,查理·杜克成为了最年轻的月球漫步者。来源:美国国家航空航天局

大约60年前,在太空竞赛的早期,苏联的“月球3号”宇宙飞船使我们第一次得以看到神秘的月球背面。1959年,在将Sputnik 1送入轨道仅仅两年之后,俄罗斯工程师成功地将这艘以今天的标准看来很粗糙的“月球3号”航天器送入绕月轨道,我们才第一次看到了神秘的月球背面。

月球3号总共拍摄了29张月球背面的照片,这些照片都是用照相技术在航天器上冲洗、固定和干燥的。但讽刺的是,航天器使用的胶卷是从美国间谍气球上偷来的,因为这些胶片必须非常坚固并且防辐射。

该航天器结合使用两个摄影机系统,一个宽视场和另一个分辨率较高的窄视场,以及一个粗糙的机载扫描仪,用于将处理(点扫描)后的图像传回前苏联的接收站。虽然在拍摄的29张照片中,只有17张照片成功地传回了地球,其中只有6张照片被认为足以对公众发表,但它们仍然被证明是一种启示。

这六张照片覆盖了月球背面70%的面积,为人们了解月球表面打开了一个全新的视角。人们几乎可以立即就可以看出,月球背面完全没有近地月球面上的那些黑斑。近地月球面的那些暗斑是玄武岩平原,被称为“月海”,是数十亿年前月球上的火山活动造成的。而相反,月球背面布满了火山坑,甚至比近地面更多,其中的一些火山坑有一个小国那么大。苏联人开始命名他们第一次看到的许多特征,这一举动在冷战的鼎盛时期引起了一些争议。

我们已经对其中一个巨大的新陨石坑有了初步的了解,它实际上是在月球背面那一边为数不多的月海之一。自1906年朱利叶斯·弗朗兹“发现”Mare Orientale以来,这个已知的最大的撞击坑之一逐渐为人所知,它最细微的迹象在月球的边缘出现,在月球适当地摇摆、将那一部分向我们旋转时,我们就能看到它。

从月球3号拍摄的照片显示了Orientale 陨石坑有多么巨大,就像一只牛眼。它的直径约560英里(900公里),差不多是一个英国的长度,在大约40亿年前由一颗小行星撞击造成,宽约40英里(64公里)。由此形成的巨大火山口被称为“撞击盆地”,随后充满了火山熔岩。

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第一张月球背面的照片,由苏联的月球3号飞船传回。

1965年,苏联的另一项任务“探测器3号”(Zond 3)搭载了比“月球3号”更好的照相机,能够进行包括光谱分析等更详细的科学观测。探测器3号拍摄了23张非常详细的月球背面照片,这使得第一批月球表面的详细地图得以建立。

与此同时,NASA也正在以惊人的速度推进阿波罗计划。在肯尼迪总统发表美国将会在1960年代末把人类送上月球并安全返回的声明之后,1968年12月,美国宇航局准备发射“阿波罗8号”任务,将三个人——弗兰克·博尔曼、吉姆·罗威尔和比尔·安德斯——送到月球上并安全返回。他们成为了史上第一批不仅驶出了近地轨道,而且看到了难以捉摸的月球背面的人类。

罗威尔对月球表面的著名描述是这样的:“月球本质上是灰色的,没有颜色,看起来就像石膏灰泥或某种灰色的沙滩。我们可以看到相当多的细节,但这和周围的环形山没有太大的区别。环形山都比较圆,数量也比较多,有些比较新。它们中的许多看起来——尤其是那些圆形的——看起来像是被陨石或某种类型的投射物击中造成的。”

当阿波罗8号宇宙飞船绕月球背面飞行时,它的对地信号中断了大约10分钟。对于机组人员和任务控制中心来说,失去信号的时间是一段非常令人害怕的时间;阿波罗8号当时形单影只,并且是真正地和地球失去了联系,它正在人类从未去过的地方冒险。当宇航员从月球背面返回时,休斯顿任务控制中心飞行团队中的许多人都松了一口气。

查理·杜克(Charlie Duke)描述了飞越月球背面的感觉。

他说:“电脑告诉我们,我们与地球失去了联系,也没有信号,然后,突然就出现了日出,这是我见过的最壮观的日出。如果在地球轨道上看日出,你会看到太阳在地平线或地球大气层上发出光芒,然后它会变得越来越亮。但是月球上的日出很不一样——月球表面会有瞬间的阳光和长长的阴影出现。月球的背面非常崎岖。我可不想在月球背面登陆。”

在阿波罗8号任务的成功后,阿波罗9号把研究重心重新放到了重要的登月舱近地轨道测试;下一批探访月球背面的宇航员是在1969年5月搭载阿波罗10号的吉恩·瑟曼,约翰·杨和汤姆·斯塔福德,在短短两个月后,阿波罗11号历史性地成功着陆月球。

然而,在飞越遥远的月球时,三位宇航员遇到了一些奇怪的事情,由于最近几年在美国电视媒体上风行的阴谋论,NASA不得不出面重新解释。但其实这些事实自20世纪70年代以来就已经广为人知。

阿波罗10号上的这些“奇怪事件”以声音的形式出现,这种声音非常的奇怪。阿波罗飞船上的无线电系统在当时是最先进的,但是以现代标准来看依然非常的粗糙。根据大多数宇航员的说法,指令舱和登月舱的环境相对嘈杂,撞击和砰砰声时刻伴随着风扇的呼噜声和引擎的噪音。阿波罗10号宇航员们通过无线电系统听到的声音让他们感到困惑。他们把它描述为一种叫做“特雷明”(theremin)的电子乐器的声音,这种电子乐器经常出现在上世纪五六十年代的恐怖科幻B级片中,也有出现在沙滩男孩(Beach Boys)的歌曲《美妙的振动》(Good Vibrations)中。后来的研究证明,这种声音不过是航天器上20世纪60年代无线电通信系统产生的干扰噪音。

登陆月球成功后,两名宇航员前往到月球表面,而第三名宇航员仍留在指挥舱中,独自绕月球轨道飞行,不过他们都有机会绕月球轨道飞行,并在着陆前看到月球的背面。而迈克尔·柯林斯(阿波罗11号)、迪克·戈登(阿波罗12号)、斯图尔特·罗萨(阿波罗14号)、艾尔·沃登(阿波罗15号)、肯·马丁利(阿波罗16号)和罗恩·埃文斯(阿波罗17号)他们则是阿波罗任务中默默无闻的英雄,他们的单人轨道旅行是宇航员们所完成的最勇敢的壮举之一,他们花费了数天时间在轨道上进行了相当详细的月球观测,绘制着以前从未有人见过的特征。

人们经常引用艾尔·沃登的话说,他独自一人的时光是他在阿波罗15号任务中度过的最好的时光之一。

“正如你所能想象的那样,能摆脱这些家伙是件好事。要被困在一辆家用汽车大小的东西里一个多星期,航天器里变得非常拥挤。当戴夫(Dave Scott)和吉姆(Jim Irwin)离开之后,我才觉得自己有了真正的空间,可以开始绘制月球表面地图的重要工作。但是在遥远的那一边,在太阳和地球都被遮挡了的特定时间里,我所看到的景象是你无法想象的,我看到的恒星数量之多令人难以置信;它们亮得就像一张白纸,但你知道它们每个都是名副其实的恒星。”

阿波罗宇航员和飞行团队经常被问到的一个问题是,为什么所有月球任务都是在近地一侧?

“我们想要与地球保持联系,所以我们不能在月球的另一边着陆,”查理·杜克说。如果宇航员在月球背面出了什么问题的话,他们就不能与地球直接沟通。而这在今天将不会是一个问题,因为科学家们可以将卫星送入月球轨道进行中继通信。

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这是阿波罗任务期间收集的数百块岩石之一,这些岩石至今仍在被研究中。这也是最为最著名的岩石之一:阿波罗15号收集的“创世纪岩石”。来源:美国国家航空航天局

科学家们对月球背面越来越感兴趣,未来可能还会有载人的月球背面探索计划。确实,月球背面有着非常大的可能性。几十年来,天文学和科学界一直想把无线电天文望远镜和光学望远镜放在月球背面。位于月球背面的观测站不仅可以免受来自地球的人造无线电干扰,还可以免受地球上耀眼的日光照射。这些望远镜可以安装在陨石坑内,以避免太阳辐射,并将为我们提供一个前所未有的、可以深入观察宇宙深处的清晰视角。

我们对为什么近地面与月球背面在外观上如此大相径庭一无所知。月球背面为什么如此伤痕累累,充满陨石坑和缺乏月海?更令人困惑的是当你考虑到在月球形成时,月球背面其实离地球更近,而且当时可能还没有被潮锁,那就是我们现在称为“月球背面”的那一面其实并没有什么特别之处。

今天,美国国家航空航天局(NASA)的月球勘测轨道飞行器(Lunar Reconnaissance Orbiter)已经精确地绘制出了月球近地面和背面的地图。并且中国刚刚发射了嫦娥4号,它将在1月初首次登陆月球背面。当人类最终重返月球时,月球的背面一定会是着陆的目标,理解月球背面不仅能让我们更深入地了解月球的过去,也许还能让我们更深入地了解月球与我们地球过去的关系。


来源:前瞻网

作者:摘编

编辑:jiyang

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