中國嫦娥四號實現人類首次著陸月背之前，科學家主要借助繞月探測器了解月球背面，要麼拍照，要麼用儀器遠距離掃描。
在這些探測器中，最早給月背拍照的，是 前蘇聯的「月球3號」。
時間回到60年前，蘇聯的「月球2號」探測器剛剛實現人類首次月面撞擊。為了彰顯航天實力，也為了窺探月球背面的奧秘，給月球背面拍照，成為下一步的首要任務。
承擔這項任務的正是「月球3號」探測器。
那時候的設備很簡陋，拍照工具就是兩台膠片照相機，分別安裝200毫米和500毫米鏡頭，用于拍攝月球的全景和特寫。據說相機膠片還是從擊落的美國偵察氣球上獲得的35毫米的寬膠片。
那麼， 拍完照片怎麼傳回地球？
蘇聯的專家團隊利用當時最先進的晶體管設備，研制了一套圖像傳輸系統。
大概流程是，當「月球3號」拍完照片后，探測器會對相機底片進行自動沖印。 圖像傳輸系統對沖印后的照片進行電視掃描，并轉換成為無線信號，最后傳回蘇聯的地面接收站。
「月球3號」的發射地在 拜科努爾火箭發射場。
拜科努爾火箭發射場位于哈薩克斯坦中部沙漠地區，曾經是世界最先進的航天基地。
歷史上，這里創造過多個第一，比如1957年發射的第一顆人造地球衛星，1961年第一艘載人飛船，以及 人類首次探索月球的系列「月球」探測器，都是從這里起飛。
拜科努爾火箭發射場
1959年10月，「月球3號」從拜科努爾發射場成功升空之后， 并沒有直接飛到環月軌道，而是經過一段較長的軌道飛往月球，為什麼要這樣？
眾所周知，月背如果沒有陽光照射，將是漆黑一片，膠片相機無法拍到任何圖像。而當時的探測器能力也不夠，無法像現在的探測器那樣，一直繞著月亮飛，可以長時間等待拍照。
這樣，就 必須對「月球3號」的飛行軌道進行特殊設計，選擇合適的時機。
玉兔二號月球車
大家知道，農歷新月的時候，月球背面會正對太陽，此時整個月球背面會被照亮。我國嫦娥四號正是考慮了月球背面的照射期，選擇在月球背面的「白天」著陸。而玉兔的工作模式也是基于這個特點，月晝利用太陽能工作，月夜休息。
蘇聯科學院根據圖片繪制的月背地圖
事實上，經過蘇聯專家的安排， 「月球3號」沿著一條較長的地月軌道，經過幾天的繞魯夫行后，慢慢繞到月球背面。
當「月球3號」從距離月背表面6萬多公里的高度經過時，陽光剛好照亮了月球背面，讓「月球3號」有機會可以為月背拍照。
2019年俄羅斯國家檔案館向媒體公開「月球3號」拍攝的月背照片
在接下去的40多分鐘內， 「月球3號」抓住寶貴的時機，連續抓拍了近30張照片，雖然分辨率很低，卻覆蓋了月背70%的面積，首次揭開了月球背面神秘的面紗。
「月球3號」拍攝的部分照片一經公開，便轟動了全世界。
月背莫斯科海
「月球3號」傳回的月背照片展示出，月球背后的地形主要是丘陵、高山，有兩個較大面積的平原，即「月海」，照片上顏色較暗的區域。
因為是人類首次拍攝，蘇聯搶先為月背兩個較大的月海命名，分別為「莫斯科海」和「夢海」。
蘇聯成功拍攝月背照片后，激起了人類探索月球的熱潮。美國也開始不斷發射月球探測器，到了1966年，美國月球探測器成功拍攝到月背。
不過，盡管不斷有探測器拍攝月背，照片質量也越來越清晰，但始終沒有探測器在月背著陸。為什麼？
中國航天五院提供的鵲橋中繼衛星示意圖
最大的難點，就是月背的通信問題。
月球有個神奇的特點，就是始終只有一面朝向地球，給人無盡的遐想。
而月球本身又是天然的無線通信屏障，當航天器到達月背之后，如果沒有合適方法解決通信問題，地面控制台將無法控制航天器。
科學家想了很多辦法，直到嫦娥四號中繼星，俗稱「鵲橋」的通信衛星出現，才基本解決。
中國航天五院提供的鵲橋通信示意圖
2018年5月，長征四號丙運載火箭將「鵲橋」發射升空，并成功到達 地月的拉格朗日L2點附近。在這個位置，「鵲橋」可以同時與月背、地球進行通信，從而間接實現地球與月背之間的通信。
一橋飛架南北，天塹變通途。率先發射的「鵲橋」為此后的嫦娥四號月背著陸掃平了障礙。
可能有朋友會問，為什麼美蘇60年前就開始月背的研究，到現在也沒有實現月背著陸？
原因有很多，美蘇科學家也有考慮過，解決思路也有。只不過要辦成一件事不容易，需要綜合各種因素。
上世紀六十年代，曾經有美國深空探測專家建議在地月拉格朗日L2點的Holo軌道布設中繼星，實現月球背面探測器的通信，也就是類似「鵲橋」中繼衛星的機制，但這個設想最終沒有實現，現在中國的「鵲橋」實現了這個想法。
總結
中國航天五院提供嫦娥四號、玉兔二號、鵲橋合圖
如今，中國的「嫦娥」們不僅完成了奔月，還從月球上取回了月壤，正在準備更進一步的探索。
