為什么地球上看不到月背？地球上看不到月球背面的原因是月球的自轉周期與公轉周期相同，這種現象被稱為潮汐鎖定。月球繞地球公轉的周期約為27.32天，同時它的自轉周期也是27.32天，因此月球總是將同一面朝向地球。這意味著月球的背面始終處于地球的視線之外，除非通過太空探測器或其他手段，人類無法直接看到月球背面。

那么月球的潮汐鎖定又是如何形成的？月球的潮汐鎖定是一個長期的過程，涉及到地球和月球之間的引力相互作用。以下是潮汐鎖定形成的基本步驟：

1. 引力潮汐作用：地球對月球施加引力，同時月球也對地球施加引力。由于地球的引力在月球上的作用力更強，它會使得月球的表面產生潮汐變形。這種變形在月球繞地球旋轉的過程中會不斷變化，因為月球的不同部分會交替地靠近和遠離地球。

2. 摩擦效應：由于地球對月球的引力不斷改變，月球的潮汐變形也會隨之改變。這種引力潮汐作用會導致月球內部的摩擦，將轉動能量轉化為熱能。

3. 動量傳遞：由于摩擦效應，月球的自轉速度逐漸減慢，而公轉速度保持不變。這導致月球的自轉周期逐漸增長，直到最終與其公轉周期相等。當月球的自轉周期與公轉周期相等時，月球就達到了潮汐鎖定狀態。

4. 達到潮汐鎖定：在潮汐鎖定狀態下，月球的一個半球始終面向地球，而另一面則永遠背離地球。這是因為月球的自轉周期與公轉周期相同，使得月球的長軸始終沿著地月連線，從而避免了因潮汐力引起的進一步變形和摩擦。

潮汐鎖定是一個緩慢的過程，需要數十億年的時間才能發生。月球已經達到了潮汐鎖定狀態，因此我們只能看到月球的一個面。這也解釋了為什么我們從地球上永遠只能看到月球的同一面。

圖片來源：中國探月與深空探測網

而嫦娥六號在月背著陸的難度非常大，主要面臨著以下幾個方面的困難：

1. 通信難題：由于月球背面無法直接與地球通信，嫦娥六號需要依靠“鵲橋”中繼衛星來傳遞信息。這增加了任務的復雜性，因為中繼衛星并不能隨時“在線”，存在無法及時接收指令和回傳數據的情況。

2.地形復雜：月球背面的地形復雜多變，存在大量的高山、撞擊坑等障礙物，對著陸器的設計提出了極高要求。歷史上，蘇聯就曾因為月球背面的復雜地形而遭遇連續無人探月失敗。

3. 光照不足：月球背面缺乏直接的光照，這使得著陸器的導航和定位更加困難，同時影響著陸器太陽能板的能量供應和著陸器的溫度控制。

4. 極端溫差：月球背面的環境極端，晝夜溫差巨大，對著陸器的材料和電子設備提出了極高的要求。這就像人類第一次攀登珠穆朗瑪峰，充滿未知，是對人類勇氣和智慧的考驗。

5. 自主導航能力：由于無法與地球進行直接通信，嫦娥六號具備自主導航能力是一個重要的要求。自主導航能力可以確保嫦娥六號可以獨立完成飛行軌跡控制、安全著陸點選擇、精準控制等任務。

6. 采樣時間限制：由于地形限制，嫦娥六號在月背上的采樣時間受到壓縮，這意味著在有限的時間內完成采樣任務變得更加困難。

嫦娥六號在月背著陸的難度在于其面臨的通信、地形、光照、溫差、自主導航以及采樣時間等多方面的挑戰。盡管如此，中國航天科技集團成功克服了這些困難，使嫦娥六號成功著陸在月球背面，并開始了月背采樣工作。

嫦娥六號在執行月球背面采樣返回任務時，面臨了一個獨特的挑戰：由于月球的自轉，其背面無法直接與地球建立視線通信。為了解決這個問題，科研團隊采取了以下措施：

1. 中繼星的部署：科研團隊精心設計并部署了鵲橋二號中繼星，這顆中繼星被精確地定位在地月拉格朗日L2點上，距離月球約6.5萬公里。L2點是一個相對穩定的引力平衡點，能夠同時看到地球和月球背面，成為信息傳輸的理想位置。

2. 高增益天線的使用：為了保證數據的穩定傳輸和接收，鵲橋二號中繼星上配備了高增益天線。這種天線能夠集中發射和接收信號，顯著增強通信信號的強度和質量，確保在遠距離傳輸中仍能保持高質量的通信鏈接。

3. 數據協議的設計：為了提高數據傳輸效率，科研團隊結合深空通信的特點，設計了一套適合遠距離傳輸的數據協議。這套協議在傳輸過程中對數據進行了壓縮和優化，大大提高了數據傳輸速率，減少了傳輸時延。

4. 全球接收網絡的構建：為了進一步提升數據傳輸的效率和可靠性，地球上的多個接收站協同工作，形成了一個全球性的接收網絡。這樣，無論何時，都至少有一個接收站處于最佳狀態，能夠接收并處理來自中繼星的數據，供科研人員分析和使用。

來源: 中國科技新聞網