Eu acho que a fase que ñ é visivel é quando é crescente e minguante, isso acontece por que o satelite deve estar acima do horizonte de quem observa, e tem que estar pelo menos uma parte iluminada pelo sol
por que o movimento de rotação está junto com o movimento de translação, ou seja, para facilitar eu vou escrever de modo diferente, quem sabe não da uma ajudinha a mais, a mediada da lua que gira em torno terra, e a lua gira em torno de si mesma, dessa forma podemos sempre ver a mesma face da lua