月球3號給月背拍照,沒有直飛月球,而是慢慢靠近,在等待什麼?

月亮引發的無限遐想

自古以來，人們一直對月亮充滿著美好的想像。從嫦娥奔月到吳剛伐桂，各種關於月亮的傳說家喻戶曉。

古人用月亮烘託情思，寫出很多膾炙人口的詩句，諸如「海上生明月，天涯共此時」，「舉頭望明月，低頭思故鄉」等等，在中國的古老文化中，月亮已成為團圓與思鄉的代名詞。

然而，近百年來，隨著望遠鏡的發明，當人們更加清晰地看見月亮後，才發現月亮表面原來是一片坑坑窪窪的不毛之地。

這樣一來，反而激發了人們對月球探索的好奇心，其中有一個現象尤其引起科學家的注意。

我們現在知道，由於月球的自轉周期與月球繞地球的公轉周期剛好相同，當大家舉頭望明月之時，總是只能看到月球的正面。

那麼月球背面究竟是什麼樣的呢？

在人類探月太空飛行器出現之前，各種說法不一，因為看不到，也就引發了大量猜想。

人類首張月背照片

中國嫦娥四號實現人類首次著陸月背之前，科學家主要藉助繞月探測器了解月球背面，要麼拍照，要麼用儀器遠距離掃描。

在這些探測器中，最早給月背拍照的，是前蘇聯的「月球3號」。時間回到60年前，蘇聯的「月球2號」探測器剛剛實現人類首次月面撞擊。為了彰顯航天實力，也為了窺探月球背面的奧秘，給月球背面拍照，被視為下一步的首要任務。

月球3號的老照片

承擔這項任務的正是「月球3號」探測器。

那時候的設備其實很簡陋，拍照工具是兩臺膠片照相機，安裝200毫米和500毫米鏡頭，分別用於拍攝月球的全景和特寫。據說相機膠片還是從擊落的美國偵察氣球上獲得的35毫米的寬膠片。

那麼拍完照片怎麼傳回？蘇聯的專家團隊利用當時最先進的電晶體設備，研製了一套圖像傳輸系統。

大概流程就是，當「月球3號」拍完照片後，探測器會對相機底片進行自動衝印。圖像傳輸系統對衝印後的照片進行電視掃描，並轉換成為無線信號，最後傳回蘇聯的地面接收站。

2019年俄羅斯國家檔案館向媒體公開「月

最後，「月球3號」不負眾望，拍下了月球背面首張照片。

巧妙的軌道設計雖然拍攝和傳輸工具不怎麼樣，探測器的飛行軌道還是經過了精心安排。

拜科努爾火箭發射場

「月球3號」的發射地在拜科努爾火箭發射場，位於哈薩克斯坦中部沙漠地區，曾經是世界最先進的航天基地。

歷史上，這裡創造過多個第一，比如1957年發射的第一顆人造地球衛星，1961年第一艘載人飛船，以及人類首次探索月球的系列「月球」探測器，都是從這裡起飛。

1959年10月，「月球3號」從拜科努爾發射場成功升空之後，並沒有直接飛到環月軌道，而是經過一段較長的軌道飛往月球，為什麼要這樣？

其實就是等待太陽光。

沒有陽光，月背漆黑一片，膠片相機無法拍到任何圖像。而當時的探測器能力也不夠，無法像現在的探測器那樣，一直繞著月亮飛，可以長時間等待拍照。

這樣，就必須對「月球3號」的飛行軌道進行特殊設計，選擇合適的時機。

玉兔二號月球車

我們知道，當農曆新月的時候，月球背面會正對太陽，此時整個月球背面會被照亮。我國嫦娥四號也是考慮到月球背面的照亮期，選擇在月球背面的「白天」著陸。

玉兔的工作模式也是月晝利用太陽能工作，月夜休息。

事實上，經過蘇聯專家的安排，「月球3號」沿著一條較長的地月軌道，經過幾天的飛行後，慢慢繞到月球背面。

當「月球3號」從距離月背表面6萬多公裡的高度經過時，陽光剛好照亮了月球背面，讓「月球3號」有機會可以為月背拍照。

蘇聯科學院根據圖片繪製的月背地圖

在接下去的40多分鐘內，「月球3號」抓住寶貴的時機，連續抓拍了近30張照片，雖然解析度很低，卻覆蓋了月背70%的面積，首次揭開了月球背面神秘的面紗。

慢慢探月路

「月球3號」拍攝的部分照片一經公開，便轟動了全世界。

月背莫斯科海

「月球3號」傳回的月背照片展示出，月球背後的地形主要是丘陵、高山，有兩個較大面積的平原，即「月海」，照片上顏色較暗的區域。

也因為是人類首次拍攝，蘇聯搶先為月背兩個較大的月海命名，分別為「莫斯科海」和「夢海」。

蘇聯成功拍攝月背照片後，一定程度上促進了人類探索月球的進度。此後，美國也開始不斷發射月球探測器，到了1966年，美國月球探測器成功拍攝到月背。

不過，一直到嫦娥四號著陸月背之前，儘管不斷有探測器拍攝月背，照片質量也越來越清晰，但始終沒有探測器在月背著陸。其中最大的難點，就是月背的通信問題。

因為月球始終只有一面朝向地球，而月球本身又是天然的無線通信屏障，當太空飛行器到達月背之後，如果沒有合適方法解決通信問題，地面控制臺將無法控制太空飛行器。

中國航天五院提供的鵲橋中繼衛星示意圖

這個問題一直持續到嫦娥四號中繼星，俗稱「鵲橋」的通信衛星出現。

2018年5月，長徵四號丙運載火箭將「鵲橋」發射升空，並成功到達地月的拉格朗日L2點附近。在這個位置，「鵲橋」可以同時與月背、地球進行通信，從而間接實現地球與月背之間的通信。

中國航天五院提供的鵲橋通信示意圖

正所謂「一橋飛架南北，天塹變通途」，率先發射的「鵲橋」為此後的嫦娥四號月背著陸掃平了障礙。

可能有朋友會問，為什麼美蘇60年前就開始月背的研究，到現在也沒有實現月背著陸？其實原因也有很多，也不能說美蘇完全不想做這件事，只不過此一時彼一時，要辦成一件事不容易，需要積聚各種因素。

中國航天五院提供嫦娥四號、玉兔二號、

總結

上世紀六十年代，曾經有美國深空探測專家建議在地月拉格朗日L2點的Holo軌道布設中繼星，實現月球背面探測器的通信，也就是類似「鵲橋」中繼衛星的機制，但這個設想最終沒有實現，現在中國的「鵲橋」實現了這個想法。

鵲橋運行在月底拉格朗日L2點Halo軌道，

中國航天從遠遠落後美蘇，到率先實現月背著陸，付出了怎樣的艱辛與努力，那些老一輩的航天專家心裡最清楚。

正如60年前蘇聯第一次拍攝月背照片一樣，中國「鵲橋」與嫦娥四號、嫦娥五號的成功，也為人類探月作出了巨大貢獻，中國航天將走向更深更遠的太空。