中國「嫦娥四號」成功著陸月球背面，他們的通訊訊號是怎麼從月球背面傳到地球的？

筆者趁著元旦追了多部電影，其中一部便是登月先鋒。而現在關於月球我們又將有新的認識，中國「嫦娥四號」探測器在今(3日) 10 點 26 分左右成功著陸在月球背面，並通過「鵲橋」中繼星傳回了世界第一張近距離拍攝的月背影像圖，而本次的任務也實現了人類探測器首度在「月球背面」軟著陸的創舉。

月球背面是月球永遠背對地球的那一面。 月球背面的第一張影像，是由前蘇聯的月球3號太空船在1959年拍攝。而人類直到1968年的阿波羅8號任務環繞月球時，才直接用眼睛看見月球背面。不過，目前我們還沒有對月球背面進行過近距離接觸。

因此，這次中國的嫦娥四號探測器選擇的就是月球背面為著落點。嫦娥四號探測器於 2018 年 12 月 8 日 2 點 23 分發射升空飛向月球，直到 12 月 30 日 8 點 55 分探測器在環月軌道成功實施變軌控制，並順利進入預定的月球背面著陸軌道。經過 26 天的飛行，嫦娥四號終於在今天上午 10 點 26 分於月球背面東經 177.6度、南緯 45.5 度附近成功降落，並透過先前發射的「鵲橋」中繼衛星傳回了世界第一張近距離拍攝的月背影像圖。

將時間往回推算一點，嫦娥四號在星期天早上進入軌道後，接著便在月球背面南極-艾特肯盆地內的馮·卡門撞擊坑（Von Kármán crater）的南部登陸，而本次落月為什麼要選在此降落？主要原因是與其它岩石區域相比，其提供相對平坦的地勢，適合作為降落點，再者，馮·卡門撞擊坑已知是太陽系中最大也最古老的撞擊坑之一，因此，被認為對研究月球和太陽系早期歷史有重要價值。

▲ 此動畫描繪了嫦娥四號的著陸過程。（影像來源：中國空間技術研究院）

為什麼現在才登陸月球背面？主要是通訊技術問題

由於月球自轉一周所花時間和繞地球公轉一圈所花時間相同，所以月球面對地球永遠是相同的一面，也就是說人們從地球上永遠只能看到月球的一面，而背對著地球的那一面則被稱作月球背面（far side），也被人稱為「黑暗面」（dark side），長久以來我們不得其樣貌，直到 1959 年，蘇聯發射「月球 3 號」探測器，才讓人們能遠遠一窺月球背面的場景。

至目前為止，人類尚未成功讓太空探測器在月球背面登陸，主要原因是要從該位置與地球通信，由於有一整個月球的遮蔽，在技術上無法實現。

而在2018年5月，中國在西昌衛星發射中心升空發射「鵲橋號」中繼衛星。這枚用中國古代神話牛郎織女相聚的「鵲橋」命名的衛星，作用是為嫦娥四號月球探測任務提供地月之間的中繼通信。它在距離地球40多萬公里（約30萬英里）的軌道上運行，也是世界上第一枚在該軌道上運行的人造衛星。

中國探月工程嫦娥四號任務新聞發言人于國斌表示：「月球背面是一片難得的寧靜之地，屏蔽了來自地球的無線電信號干擾。這次探測可以填補射電天文領域在低頻觀測段的空白，將為研究恆星起源和星雲演化提供重要資料。」

▲ 此動畫顯示嫦娥四號如何在月球軌道上藉由鵲橋中繼衛星與地球通信。（影片來源：CAST)

據悉，嫦娥四號在著陸後，其靜態著陸器和月球探勘車分別被部署到月球表面，兩者都配備了一系列探測儀器且肩負多項科學任務，包含利用低頻無線電擴大天文觀測與研究；月球背面形貌的巡視、礦物收集和分析及月球表面淺層結構探測與研究；試驗性展開月球背面中子輻射劑量、中性原子等月球環境的探測研究，甚至帶上一個裝滿種子和蠶的容器，嘗試在月球背面打造一個簡單的生態系統。接下來，中國計畫在 2020 年完成最後一個階段任務：藉由嫦娥五號著陸器採集月球岩石和土壤，並運送回到地球的實驗室。

新聞來源：The Verge、BBC、CGTN