月球背面

在地-月系統長期的演化過程中，地球和月球之間的潮汐力使月球的自轉逐漸減緩，最終導致月球被地球潮汐鎖定，此後月球總是以同一面朝向着地球。從地球上始終不能完全看見月球的另一面（背面僅有18%可因天秤動和視差而被觀測），因此被稱為月球背面。月球背面和月球暗面是不同的概念，後者是指在某一個時間點上陽光照不到的月球半球，這兩者只有在滿月時是相同的，但是，一般世俗所謂的“黑暗的月球”通常是指月球背面。不考慮地球對月球的遮擋時，月球正面和背面接收到的太陽光量幾乎是相等的，考慮日食等因素時，月球背面直接獲得的陽光比月球正面還要多一些。但是，因為地球也會將陽光反射至月球，因此月球正面的總亮度會比背面略高。

兩個半球的特徵有着顯著的不同，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，有着密集的隕石坑，只有少量，大約2.5%的面積被海覆蓋着，相較之下，正面的海覆蓋的面積高達31.2%。這種差異最有可能的解釋是熱量的生成集中在正面的半球上，如已被證實的來自月球勘探者的γ射線光譜地質化學圖。而其他的因素，如表面的隆起和地殼的厚度，也會影響到其中的玄武岩爆發，但是這些都不能解釋為何南極-艾託肯盆地（有着月球上最低高度的和薄的地殼）沒有像正面的風暴洋一樣劇烈的火山活動。

2019年1月3日，人類首個在月球背面軟着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。嫦娥四號着陸區相當於嫦娥三號着陸區的八分之一，且落區周圍有海拔最高9000米高的山峯。不同於嫦娥三號在月球正面的着陸區，嫦娥四號在月球背面着陸區地形起伏達到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”。

2004年1月，中國月球探測工程全面啓動。

2015年，嫦娥四號正式決定到月球背面着陸。

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。

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窗口，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，將是國際首次創立。

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。

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週期相同，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位宇航員在環月飛行時，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、遍佈坑坑窪窪的撞擊坑。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巖。月球上有22個月海，19個分佈在正面，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。

1959年10月4日，蘇聯成功發射了月球3號探測器，這顆月球探測器飛到了月球背面，在距離月球60千米～70千米的高空，成功地拍攝了月球背面首幅傳真照片，然後飛向地球，在接近地球時又用電波將月背傳真照片發送回地面接收站，至此，人類第一次目睹了月球背面的真實面目。1959年10月18日，蘇聯政府宣佈了月球3號探測活動的最新結果——月球3號從月球背面上空飛過，隨後公佈了拍攝的月球背面照片。

從月球3號飛船發回的照片看，月球背面多為月陸高地，而月海平原和環形山較少。在北半球發現的月海，被蘇聯命名為莫斯科海，這是一個直徑大約為300千米的圓形月海；而在北半球發現的一些環形山被取名為喬爾德環形山、布魯諾環形山、羅蒙諾索夫環形山；居里環形山等，南半球的環形山，就取名為焦耳環形山、維爾努環形山和齊奧爾科夫斯基環形山等。

1965年7月，蘇聯發射的月球8號探測器拍攝了月球背面更詳細的照片，又對許多環形山給予新的名稱，其中包括以美國天文學家洛韋耳和日本天文學家平山清次的名字命名的環形山。

美國從1966年8月開始，先後發射了5顆月球軌道器。這種月球探測器是環繞月球飛行的人造月球衞星。它長期繞月球運行，不斷地發回月球正面和背面的傳真照片，美國據此於1967年8月編制和出版了詳細的月球背面地圖。在這期間，又增加了許多新的地名。

1959年10月，蘇聯的月球3號獲得的第一張月球背面的照片，使我們對月球背面的情況有了一個初步的瞭解。其後的月球探測活動，使人類對月球背面的情況進行了大量的研究，揭開了這個亙古之謎。

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着陸在月球背面，實現人類探測器首次月背軟着陸。

2020年2月26日，一項發表在美國《科學進展》雜誌上的新研究説，中國“玉兔二號”月球車搭載的測月雷達首次揭示了月球背面着陸區域地下40米深度內的地質分層結構，發現這層結構主要由摻雜着不同大小石塊的多孔顆粒物質組成。 ^[1] 

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，對我們瞭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，對揭示着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，因為月球自身屏蔽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脱黑暗，點亮第一代恆星從而迎來“黎明時代”的信息。