月食來了，嫦娥四號會看到什麼呢？

　　來源：我是科學家iScientist

　　北京時間2019年1月21日中午，一場月全食即將在地球上演。來自中國的嫦娥三號也即將迎來第十次月食的考驗。經常在地球上圍觀月食的你，有沒有想過，月球探測器眼中的月食會是怎樣的情景？月食的到來又會給月面工作五年的嫦娥三號，以及剛抵達月背不久的嫦娥四號帶來什麼影響呢？

作為人類首顆成功軟著陸月球背面的探測器，嫦娥四號眼中的月食會是什麼樣？圖片來源：航天科技集團

　　月上一天，地上一月

　　大家都知道，月球是地球唯一的天然衛星。而在地球上，任何地方和時刻，我們都只能看到月球的「正臉」（月球一直朝向地球的一面），而不能看到月球的背面。

　　這是由於月球繞地球公轉的周期，和月球自身自轉的周期相同（均為27.32天）導致的，在天文學當中，這種現象被稱為「潮汐鎖定」。

　　但是這個周期是相對於背景恆星而言的，由於地球還在繞太陽公轉，在這27天中地球繞太陽又轉了約27度，繼續把這27度追回來，共需要29.53天，這就是月相變化的周期（朔望月）。

　　著陸在月球的探測器，感受到的就是這樣的日變化規律，接近15天的白晝，然後是15天的黑夜。

你看到的月食

　　地球的陰影有時會投射到月球表面，形成月食。整個月食過程要經歷半影食始——初虧——食既——食甚——生光——復原——半影食終。

2018年1月31日的月全食。圖片來源：@Steed的圍脖 拍攝

　　一次典型的月全食開始前，正是地球的黃昏滿月時分。月球會先進入地球的半影，這時月球亮度幾乎沒有變化，因為大部分陽光還能夠照到月面，天文學上將這個時刻稱為半影食始。

　　然後，地球的本影開始吞噬月球，即初虧。接著，月亮被地球陰影吞沒，只有地球大氣的微光還照耀著黯淡的月面，這個時刻叫做食既。

　　由於地球大氣吸收了其他顏色的光線，只有紅光到達月面，因此有時會出現血月現象。

　　當太陽、地球、月亮近似在一條直線上，這個時刻被稱為食甚。不過這時地球上的觀察者並沒有感覺到有什麼特別的變化，依舊是一輪血月掛天際。

　　月球馬上要從地球的本影中逃出，正常月面開始顯現，此時被稱為生光。等到月球完全從本影中走出來，那時月亮重新把清輝灑向大地，這一時刻叫做復原。

北京藝能文化公司譚浩先生繪製。

　　地球上看，似乎月食已經結束了，實際上等月亮完全離開地球的半影（半影食終），整個月食才真正結束。

　　一次典型的月食，地球上看到月亮從開始有缺口到缺口完全消失的時間大約是四小時，而月面完全昏暗的時間大約兩小時。

北京藝能文化公司譚浩先生繪製。

　　嫦娥三號眼中的「月食」

　　上面說的這些，都是你在地球上觀看月食的感受，而五年前著陸在月面雨海西北部的月球探測器——嫦娥三號經歷的月食不完全是這樣的。它感受到的是巨大的地球把太陽遮擋的過程，可以稱作是一次日食！

北京藝能文化公司譚浩先生繪製。

　　初虧後，嫦娥三號感受到了陽光的減弱，太陽電池片輸出的電流有了些許的減小。接著電流進一步減小，月壤的溫度也開始降低，蒼涼的月面似乎感受到了一段短暫黑暗不可避免地即將到來。

　　隨著日食食既到來，著陸點進入到地球巨大的本影中，電池片也完全停止了電流輸出。探測器感受到周圍一片黑暗，但遙望天空，卻別有一番「景緻」——巨大的黑盤（地球）遮擋了太陽，黑盤周圍紅光旖旎，霞氣升騰——那就是地球大氣折射來的紅光。

嫦娥眼中的月食。北京藝能文化公司譚浩先生繪製。

　　食既到食甚再到生光，持續三個小時後，陽光重新普照月面，探測器重獲光照。到了日食復原時刻，陽光完全恢復正常，一次持續五小時的日食結束，探測器逐漸「滿血復活」。

　　嫦娥三號如何迎接「日食」？

　　地球上的人們不會感覺到月食對自己的影響，但對月球上的探測器來說，情況就大不相同了。為了應對「日食」期間失去日光和溫度驟降的問題，探測器必須要做些「準備工作」。

　　由於「日食」期間太陽電池功率輸出不足，需要提前把蓄電池充滿，為了保證設備的溫度，還要提前對設備進行加熱，提高探測器的溫度水平。

嫦娥3號。圖片來源：CNSA

　　這還不夠，嫦娥三號發射之前，師傅們為它專門設計了特殊的工作模式，在日食之前半小時利用流體迴路（流動的工質是氨）把同位素釋放出的熱能引入艙內，為設備加熱，生光之後半小時，流體迴路截止，避免溫度過高。為了防止設備溫度過高或者過低，什麼時候啟動、關閉流體迴路是一個重要的決策點。

　　這樣的方法已經幫助嫦娥三號著陸器度過了九次月食（對探測器而言其實更準確的說法是日食）。沒有陽光的短暫時間，師傅們還曾利用著陸器上的月基光學望遠鏡開展探測活動，觀測了無光照情況下的星空。2019年1月21日，嫦娥三號將要迎來第十次月食的考驗。

　　嫦娥四號取消月食工作模式

　　可是，同樣是月球探測器，不久前著陸月球馮·卡門撞擊坑的嫦娥四號，竟然取消了月食工作模式，這是師傅們的疏忽嗎？

　　當然不是，由於嫦娥四號落在月球的背面，發生月食的時候，正是農曆十五左右，月球的正面陽光普照，背面卻是暗夜，探測器此時已經進入休眠，要持續睡上大約十六、七天，也就是說，嫦娥四號完全看不到月食。這期間發生的月食，對嫦娥四號也不會有任何影響，所以就不用考慮設計月食模式了。

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