为什么月球正面和月球背面的差异这么大？

　　何谓＂月球背面＂？受地球和月球之间的潮汐力影响，月球的自转变慢，以至于它总是以同一个半球面（所谓＂月球正面＂）朝向地球，而月球的另一面，我们从地球上是看不全的(在某些条件下能看到 18%)，这就是所谓的＂月球背面＂，也被称为＂月球另一面＂。需要特别说明的是，月球背面不能与＂月球暗面＂混淆。所谓月球暗面，是指在特定时间不能被太阳照亮的月球半面。只在满月月相时，月球背面才与月球暗面相同，而在新月月相时，月球正面正好是月球暗面。事实上，平均而言，无论是月球正面还是月球背面，接收到的太阳光都是等量的。尽管如此，＂月球暗面＂这个术语还是常被用来指代月球背面。
　　为什么月球正面和月球背面的差异这么大？
　　从外表上看，月球正面和月球背面这两个半球差异明显。月球正面布满大型＂月海＂（实际上是月面上的平原，＂月海＂一词是早期天文学家的说法，他们误以为那些平原是月球上的海洋））：月球背面密布陨击坑，看上去伤痕累累，平原（月海）数量则很少。月球正面的 31.2%都被月海覆盖，而月球背面的这一比例仅为2.5%。
　　为什么月球正面和月球背面的差异这么大？最可信的一种解释是：与月球正面的生热元素含量较高有关（这已被美国的＂月球勘测器伽马射线光谱议＂获取的月球地质化学数据所证实）。有人会说，海拔高度、地壳厚度等因素也可能影响玄武岩的喷发，从而影响月面地形。
　　但是，用这些因素却不能解释月球背面的南极艾肯环形山——这座环形山是月面海拔最低的，那里的月壳也比较薄，但那里的火山活动却不如月球正面的＂风暴洋＂（月球正面西边的一个巨大月海）活跃。
　　直到20 世纪50 年代，人们对月球背面都所知甚少。虽然月球天平动使得人们可以周期性地从地球上一瞥位于月球背面边缘的地貌，但由于观察角度比较低，观察精度也不够，即使是区分一个陨击坑和一座山脉都很困难。所以，对于 82%的月球背面，那时就连天文学家也一无所知，他们只能对月球背面的特征做出大量猜测。
　　1959 年 10 月 7 日，苏联的＂月球 3 号＂探测器对月球背面拍摄了首批图像，其中 18 幅可以分辨，它们反映了从地球上不可见月面中 1/3 的情况。在对这些图像进行分析后，苏联科学院于 1960 年 11 月 6 日发布了首幅月球背面地图，其中包括 500 个明显的地貌。一年后，基于＂月球 3 号＂探测数据制作的首个月球仪(比例尺为 1：13600000)在苏联发布，上面标注了多个从地球上看不见的月面地貌。
　　1965 年 7 月 20 日，另一般苏联探测器＂火箭 3 号＂发回了 25 张月球背面的高清晰度图像，它们的分辨率大大高于＂月球 3 号＂拍摄的图像。尤为重要的是，＂火箭 3 号＂发回的图像显示出长达数百千米的陨击坑链。 1967 年，基于＂火箭 3 号＂探测数据制作的月球背面地图的第二部分在苏联出版，上面标注了 4000 个新发现的月球背面地貌。也是在这一年，首幅＂完整月球地图＂（比例尺为 1：5000000）以及经过升级的＂完整月球仪＂（比例尺为 1：10000000）在苏联出版，上面准确标注出了至少多达 95%的月面情况。
　　随着月球背面的大量地貌被苏联太空探测器首先揭示，苏联科学家理直气壮地为它们进行了命名。但这引起了一些争议。国际天文学联合会保留了其中许多名字，但后来承担了为月球背面地貌命名的责任。
　　月球背面首度被人眼直接观察到是在1968 年的＂阿波罗登月＂任务期间。
　　由此开始，参加＂阿波罗＂8 号、 10 号至 17 号任务的宇航员都亲眼目睹了月球背面，多个月球探测器也相继拍摄了月球背面的图像。不过，从月球背后经过的飞行器都会暂时失去与地球的直接无线电联系，直到从背面飞出来后才能恢复联系。值得一提的是，在＂阿波罗＂系列任务中，有一次，飞船在位于月球背后时，其服务舱的主引擎突然失灵，使得地球上的任务控制中心大为紧张，以为飞船完蛋了，幸好飞船后来重新出现并安然无恙。
　　正是因为发自地球的无线电信号在月球背面会被屏蔽，因此有科学家认为月球背面是安装射电望远镜的好地方。就像在波多黎各安装＂阿雷西博＂望远镜一样，月球背面的碗形小型陨击坑也是安装望远镜的理想地方，它们能为望远镜提供天然的保护。如果要安装规模大得多的望远镜，那么，靠近月球背面中央、直径达 100 千米的代达罗斯陨击坑不失为一个好地方，其 3000 米高的边缘将有助于阻挡来自轨道中人造卫星的偏离信号。在，月球背面，还有一个潜在的射电望远镜的安装地，这就是萨哈陨击坑。
　　为什么月球正面和月球背面的差异这么大？
　　要想在月球背面部署射电望远镜，必须首先克服多个难题。比如，细小的月球尘埃可能会污染设备、月球车和宇航服；用于制作碟形天线的导电材料必须仔细保护，以抵挡太阳耀斑的影响；为了防止其他无线电波的干扰，月面望远镜周围区域也必须得到保护，等等。
　　部署未来射电望远镜的另一个地点是地——月系统中的 12 拉格朗日点，它位于月球背面上空大约 62.8 万千米，被考虑作为未来射电望远镜在拉格朗日点附近采用李萨育轨道的地点。李萨育轨道是一种准周期性轨道，一个物体在李萨育轨道中可以围绕一个三体系统（例如地球、月球和射电望远镜）的拉格朗日点作无须任何推进的运动。
　　美国宇航局正在考量的月球探测计划之一，是向月球背面的南极艾肯环形山（盆地）发送取样回归登陆器。这个盆地地貌是一次大撞击事件造成的，其宽度接近 2400 千米。那次撞击的规模之大，在月面上刻下一道深深的烙印，也撞出了月球内部的物质。因此，在这个地方提取地质样本并送回地球作深入分析，就有可能获得有关月球内部情况的信息。
　　月球正面因为得到地球的保护而免遭部分太阳风的袭击。据此看来，月球背面月海中的氦-3 同位素含量有可能是整个月面上最高的。这种在地球上相对罕见的同位素在未来极可能成为核聚变反应器的燃料，难怪一些主张建立月球定居点的科学家把氦-3 作为建设月球基地的理由之一。
　　从美国宇航员在 1968 年的＂阿波罗＂任务中登陆月球至今．40 多年已经过去。如今，科学家打算再度运用载人航天器探索月球的另一面。
　　2010 年 11 月，美国航天巨头洛克希德·马丁公司属下的工程师们表示，希望将宇航员送至月球上空的静止轨道，以进一步探索这颗地球的卫星。洛克希德·马丁公司打算，用载人飞船释放遥控机器人到月球表面收集样本，并探测月球背面的南极艾肯环形山，这也是太阳系中最古老的陨击坑之一。
　　更为关键的是，该公司希望此举将作为对未来的载人火星之旅的一次可行性测试。
　　根据美国宇航局目前的规划，载人前往火星需要 6 个月时间。这项任务最终是否实施，要看相关的设备和宇航员究竟能否胜任长时间的太空旅行。而此前美国宇航局预估，一次载人往返火星任务需要大约一年时间，其中有几个月是让宇航员在火星上收集样本的时间。
　　为什么月球正面和月球背面的差异这么大？
　　从地球前往火星，需要让飞船飞出地球轨道进入火星轨道，然后再逐渐下降到火星表面。但要想采取这种方法，就必须等到地球和火星在各自轨道中都处在正好合适的位置，而这样的发射窗口差不多每 25 个月才出现一次。以现有的技术为前提，采用这种方法往返火星实际上可能需要 16 个月时间。不过，假如采用核火箭（这方面目前尚有难度和争议），这个时间就可以减少到 4 个月。
　　洛克希德·马丁公司计划，运用地球与月球的合并引力来确保载人月球飞船在同一地点（所谓拉格朗日点）盘旋，从这个地点能同时看见地球和火星。该公司打算采用＂L-2（拉格朗日点）背面任务猎户座＂飞船来完成这项工作，这艘飞船上将同时搭载宇航员和月面探测器。在这项载人月球任务过程中，将重点观察人体对长时间深空辐射的反应，由于载人火星之旅更为漫长，所以这是一个必须考虑的问题。同时，长时间远离地球究竟会对宇航员的生理和心理产生什么样的影响也是一个重要的研究课题。此外，因为火星比月球远得多，飞船返回时重入地球大气的旅程累积速度也会快得多，必须想办法把重入速度降下来，而载人月球飞船的返回将提供研究机会。
　　1968 年，执行＂阿波罗 8 号＂任务的宇航员代表人类首次亲眼目睹了月球背面。但自那以后，对月球背面的探索一直很稀疏。月球背面十分荒凉，＂阿波罗 8 号＂宇航员威廉·安德斯对此做了最好的总结：＂月球背面看上去就像是我家孩子玩了一会儿的沙堆。它（指月球背面）伤痕累累，体无完肤，只不过是一大片肿块和洞洞。＂
　　一旦得到美国宇航局批准，洛克希德·马丁公司将首先研发重型运载工具。假如一切顺利，＂L-2 背面任务＂最早有望在 几十年内实施。