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欧阳自远:打造“中华”牌探月事业

发布日期:2008-06-03 11:13:16 阅读次数:[1920]次 作者:

核心提示:欧阳自远:打造“中华”牌探月事业

(根据录音整理,未经本人审阅)

武汉大学弘毅讲堂始创于2003年,主要面向研究生邀请国内外一流的专家学者进行学术报告。讲堂以活跃学术气氛、促进学术交流、培养学术能力为目标。至今已成功举办了149期。416号,弘毅讲堂迎来了具有纪念意义的第150期,本期讲堂邀请到中国绕月探测工程的首席科学家、天体化学与地球化学家、中国科学院院士、第三世界科学院院士——欧阳自远先生为大家做学术讲座,为到场同学深入浅出地普及了天体化学和地球化学的专业知识,使其对嫦娥一号月球探测这一重大科学工程有了一个全面了解。欧阳自远院士精彩的报告演讲使同学们品尝到一味精美的学术大餐。现将其演讲录音整理如下。

今天我想在两个小时以内,向大家简短地介绍一下为什么那么多的国家他要去探测月球,有什么东西值得我们去探测。上个世纪已经做了那么多的工作,人类对月球究竟有哪些基本的认识?中国为什么要去探测月球?月球探测对我们的国民经济对我们的人民生活对我们国家的发展究竟有多大的好处?另外,我们中国要去探测月球,人家都已经做了几十年了,中国应该怎么做?为什么要去这样做?我觉得我们必须严肃地来回答这些问题。这也是我们的责任。我们应该告诉公众,中国不做不行,一定要做!要做还得要做好!那么我们究竟应该怎么做?我们的整个规划是怎么样的?目前“嫦娥一号”已经发射了,她在天上运行的具体的情况怎么样?科学数据获得了多少?还有今后究竟怎么打算?所有的这些问题,我很想都掏出来跟大家一起共享。当然我先得说一点有关月球人文方面的一些事情。

人们所了解的月球

生活在地球上的人类最熟悉两个天体。一个是光芒万丈的太阳,太阳始终以她的炽热的光芒照耀着整个的太阳系,我们的地球能获得太阳的能量,大概只有二十六亿分之一,但是对于我们地球来说,她给我们的地球带来了生机勃勃和各种温暖,这是白天的统治者。对于晚上来说,人类最熟悉的另外一个天体,那就是月亮。月亮以她银白色的光辉撒满了大地,月亮一直伴随着我们的地球,经历着我们地球的所有变迁,而且月球使整个地球人类文明都感到她是非常温馨、圣洁的,可以依恋、可以寄托的一个天体。所以人们拍了很多照片,画了很多画,都是在赞美月球。在我们中华民族的古老文化中,“嫦娥奔月”流传千古。在日本,其实人家也有他们的月亮神,他们叫kakuya,翻成“辉夜姬”,她是从竹子里面产生的一个小姑娘,是月亮的女儿,非常美丽善良,人们总是把善良和月球结合在一起的。这一次日本发射的“月亮女神”他们要求改名kakuya,用日本月亮女神的真实的名字来命名。而在西方也有很多月亮神的故事,都把她封为太阳神阿波罗的妹妹,是狩猎神或夜神等等。对于我们国家来说,有数不清的诗词歌赋来赞美月球。

月球对于地球上生存的人类生活来说,影响也是巨大的。这些影响包括古人对天文知识的理解,包括古人的一些哲学思想的形成,包括古代文化的发展等等。尤其是古代历法的编制。随着月球的阴晴圆缺,产生了二十四节气,人们据此编制了农历,指导了农业的发展。此外,月球始终伴随着地球,有小天体砸向地球时,月球至少阻挡了一部分,所以我们的月球表面上被砸得千疮百孔,应该说月球为捍卫地球的生存,为捍卫地球生命系统的延续,确实建立了巨大的功劳。

人们现在意识到月球不仅是地球的一个天然卫星、是离地球最近的一个天体,也是我们人类飞出地球,开展深空探测的一个首选目标。在月球上我们可以建立一个监测地球的基地,监测范围包括地球的气候、环境、生态、灾害等各种大尺度的变化,也包括人类的各种工程的进展和重大的军事活动。所以对于地球来说月球将是一个非常重要的监测基地、一个重要的军事平台、一个重要的科学研究基地,同时也是当前人类要走向更遥远深空的一个门槛和转运站。另外,月球上资源能源的开发利用前景,将会对我们人类社会的可持续发展做出极其重大的贡献。

我国及全世界各国在月球探测方面的进展

我们国家开展航天活动已经将近有五十年的历史了,一共发射了100多个探测器,其中包括了6个神舟号飞船载人航天。但是所有的航天活动,概括地说都没有离开地球,因为它们全是绕着地球转,并没有离开我们生存的摇篮。然而深空的探测、更遥远的探测才是二十一世纪科技发展竞争的主要焦点之一。这也是航天发展的一条必由之路。

上世纪五六十年代,人类科学技术的发展只能达到探测月球、火星和金星的水平。火星和金星是地球的近邻,更遥远的天体是难以探测的。直到上世纪70年代,人类才开始探测太阳系的各个主要天体。到上世纪8090年代,人类才有能力探测太阳系的各种各样的小天体,彗星、小行星、小卫星等等。但主要的探测对象还是月球,其次是火星、金星。应该说二十一世纪是我们人类全面探测太阳系的一个新时期,而且太阳系的探测根据全世界各个国家的计划,都是以月球火星为切入点的。

上世纪1959年以前,人们只能用望远镜来观测月球,它的最高分辨率是十公里,所以对月球的了解是十分粗糙的。从59年开始,人类才真正的实现了月球的探测。一共发射了108枚探测器,成功的只有52枚,成功率只有48%,大部分是失败的。人类一共实现了6次载人登月,全是美国的阿波罗计划所实现的。一共有12名宇航员登上了月球,前苏联没有人登上月球,只做了3次机器人采样返回地球。人类一共获得了382公斤的月球样品,其中美国阿波罗获取的样品是381.7公斤

这两个超级大国完全是为了对空间霸权的争夺而在月球上进行竞争的。开始每一步都是苏联取得了光辉的胜利,但是自从肯尼迪上台以后,美国下决心实现阿波罗计划,实现载人登月的计划,一举获得了全面的胜利,而这场竞争以苏联的彻底失败而告终。因此到上世纪1976年左右人类对月球的探测已经告一段落。以后的20年几乎没有任何成功的月球探测计划,也没有进行比较有影响的月球探测。

(欧阳院士向观众展示一张月球图)从月球的这张图片来看,红点代表前苏联的着陆器和月球车着陆的地方,绿点代表阿波罗宇航员登陆的位置,黄点代表美国着陆器着陆的位置。整个人类对月球的了解就只有这十几个点。因此我们对月球的认识,应该说仍然是很肤浅的。当时最巨大的一项科学计划是阿波罗计划,美国投资了256亿美元,相当于现在的20003000亿美元。这项工程带动了整个上世纪6070年代、甚至可以说全部高新技术的发展。这些技术转而应用到工业方面,就诞生了一大批高科技的工业群体。所以说六七十年代是一个大发展的年代,阿波罗对于带动科学技术的发展和工业的繁荣建立了不朽的功勋!当时据美国人统计,大概每投入1美元可以有45美元的产出。最近他们精细地测算,最终得出了114的比例!故阿波罗也是一项经济效益极其巨大的科学工程。

科学家眼中的月球

对于月球,我做一个简短的介绍:月球,比起地球来是很小的,大约只有地球八十一分之一的体积,月球的表面积是三千八百万平方公里,也就是说相当于四个中华人民共和国国土的总和。另外,地月之间的平均距离是三十八万公里。月球表面经过探测证明是超高真空的状态,是10-14个大气压,正因为没有大气,必然有两个后果——第一,没有声音的传导,月球上是一个死寂的世界。第二,没有热的辐射,不能够做热的传导。所以在月球上当太阳一起来便从低温突然地升高;太阳一下山,温度又降低得非常快。月球上照得到太阳的地方的温度大概是正110130度,而旁边的阴影处是负130到负150度,温差甚至可以达到300度。也就是说,月球表面的的环境是非常严酷的。

月球表面的岩石都有磁性,表明月球曾经有一个全球性的偶极磁场,但是现在实测的结果,月球没有磁场,月球的磁场消失了。对于地球——大家都知道——是一个很典型的偶极子磁场。地质学家告诉我们,磁场的产生,根据发电机原理,就是内部有环形电流的流动。月球内部没有了高温熔融的带电流体的流动,也就表明我们的月球是一个冷却了的固体。

月球的表面有很多很多的撞击坑,我们后来知道,太阳系所有的固体外壳的行星,都被砸得千疮百孔的。这些坑分为三类,最简单的撞击坑像一个碗,叫碗型坑,这是最小的。还有的是中间有一个锥的,叫锥形坑。再大一点的坑,那就叫做多环坑。它形成的坑的边缘不断地塌方,而最终呈阶梯状,形成一个个环状。

关于小天体撞击地球

小天体撞击地球,形成巨大的冲击波,对地球带来极大的灾难。六千五百万年以前,恐龙灭绝这一事件相当一部分科学家认为起因于小天体撞击。小天体的撞击压缩空气,强大的冲击波使温度很高,几万度甚至几十万度,使一切可以燃烧的东西燃烧,引起森林大火甚至全球大火,我们已在地层里找到了全球大火的证据。同时,小天体撞击地球使大气中的氮气氧化成氧化氮,氧化氮遇水就变成了硝酸,所以强烈的酸雨沉降。另外,撞击释放出的能量是非常巨大的,那一次的撞击大概是全球核武器威力的几十万倍,相当于两千万到一亿个氢弹爆炸的能量。它产生的地震巨大,引发的海啸要比我们了解的印尼海啸起码要强烈一千多倍。所有的沿岸都被摧毁。而这种灾难把大量的灰尘掀到平流层中去,使整个地球都是昏暗的,太阳的辐射严重减弱,因此地面的温度剧降,当时的年平均温度下降了18度,整个地球像冰冻了一样的。由于太阳辐射的减少,植物的光合作用基本停止了,导致了大批植物的死亡,而以植物为食物的动物来说,由于食物链的中断,大批的动物死亡,所以恐龙的灭绝,不要错误地理解为是小天体把恐龙砸死的,而是小天体撞击地球引起的气候环境的灾变而导致的一种结果的。

这次灭绝是地球历史上四次中等灭绝中最新的一次。其实世界上还有更大的灭绝,这以后有二十多次小的灭绝,当然我不能说这些灭绝都是小天体撞击产生的,但是至少有一部分是小天体撞的。整个地球的生命,在自古到今的历史进程中,进化确实是非常艰难的,但却是顽强的。所以我们的地球,虽然遇到了很多次的劫难,但是终究演化到了现在,繁衍出如此多的物种,甚至出现了人类,建立了高度文明的社会。那么大家很担心会不会有天体再次砸地球。一定会的!但是人类现在有办法了。我去开过一些会议,叫“人类紧急状态会议”。国际上认为有四种事物会对人类造成突然毁灭,一个是核战争;一个是地震、火山等强烈的地球活动;第三是小天体撞击地球;第四是爱滋病。这是四大灾难。那么人类对于这四种灾难,完全有办法应对。我们完全有力量去改变天体的运行轨道使它与地球擦肩而过。所以我们人类应该成为地球的保护神,我们有责任保护地球上的万物,让它能够更好的繁衍,包括我们人类自己。

我们为什么要探测月球

前面提到,月球表面有很多坑,在月球的研究当中,人们就利用这些坑来记数,被砸的坑越多说明这一块地方越古老,被砸的坑越少说明这块地方越年轻。经过详细的统计计算,再加上很多样品实测的年龄,我们就可以很好的把月球的历史整理出来了。

月球表面有一层很厚的土壤,大概6米到10米厚。这个土壤的形成不同于地球,月球没有生物作用、风化作用等,它完全是表面热胀冷缩崩碎的和小天体的撞击砸碎的,所以很疏松,宇航员在上面每一个脚印都是很深的。月球表面的土壤一直接受太阳的辐射,太阳风的离子一直注入到土壤里面去,使月球表面的土壤里含有某些物质的丰富的同位素月球上的矿产资源是极其丰富的,月球的内部结构也很像地球。另外月球内部的能量确实是很少。月震大约是也有相当于地球的一亿分之一,所以月球基本上不怎么太动弹了。这是我们编制的一个月球演化的历史,现在很多的教科书都采用,它表明46亿年到31亿年以来我们的月球是很活跃的,它有很多次的火山活动。到了31亿年以后月球非常平静,几乎没有什么活动,就这么挨砸,就这么绕着地球转。应该说月球是一个古老的僵死的星体,月球内部的能量已经进入衰竭了,它表面的热流又很小。可以说任何一个生命都是这样,有他的诞生有他的死亡,任何一个天体也有它的诞生也必然有它的死亡。月球跟地球几乎很接近的时间诞生的,而它早已经接近死亡了,我指的死亡是指它内部结构的衰竭,就好像一个人已经没有内部的活力了,月球一直是这样慢慢、慢慢地冷却。而我们的地球将来也会终结它的生命、也会像月球一样慢慢冷却,那个时候没有火山没有地震,也没有板块,慢慢安静下来。但是地球表面目前是受太阳控制的,仍然是风雪雨霜,气候千变万化,仍然是生命繁茂。这是一个生机勃勃的世界。地球是绝对不会爆炸的,因为它的内部已经没有什么能量了。所以对于月球的研究对于我们理解地球的过去和地球的未来是有很重要的科学意义的。

上世纪的探测使我们获得了一些基本的认识。在以后的二十年没有任何的月球探测活动。但是1989年以来很多国家突然之间觉得应该重视月球,应该来重新来探测月球。一直到今天,提出重返月球计划的国家有美国、欧空局、俄罗斯、日本、德国、英国、法国、乌克兰、奥地利、巴西、印度、中国。为什么那么多国家都要跑去探已经是垂死的一块大石头?原因我想,因为联合国有一个公约:月球是不能殖民的,不能够划归某个国家的领地。大家都遵守。月球必然是谁先利用谁先获益。举个例子,地球的公海是大家共有的,谁也可以去,但是人家有本事开到公海去打捞一船鱼,人家回来后决不会分给你,你只有自己到了公海,你才有权利说话,你才能维护你合法的权益。月球也是这样的。对于月球,美国在1994年和1998年又进行了探测,完全是探测月球的资源,他们确实获得了很大的成功,这是氧化铁的分布,这是氧化钛的分布。另外,他们设计了各种各样开发利用月球资源的方案。大家现在都很关注月球的能源问题,因为我们现在地球的能源是匮乏的,我们地球的人口在增长,能源消耗的数量也在增长,而地球的化石能源终究一天是会消耗一尽的。比如石油,人们计算大概还可以用60年,天然气大概用60到70年,煤可以用100多年。不管怎么说100年以后,这些化石能源必然会消耗殆尽,我认为这是正常的,也千万用不着担心,这些能源从地球上没有了,科学家们一定会想出更好的、更优化的、新的替代能源,这是全世界科学家的任务,大家应该努力去解决这个问题。

月球上有两种能源引起人类的关注,一个是太阳能,因为月球上没有大气,没有风雪雨霜,而且一个白天就是半个月,因为它一天就是一个月。所以它的太阳能的能量密度要比地球大多了。第二,它没有任何建筑物,没有太多的障碍,可以无限制的铺设太阳能电池板。而且有人认为就可以拿月球表面的那些月壤把它加高温很快的形成多晶硅,就可以变成太阳能电池板,并且只要每经度20度设置一个电站的话,至少有一个电站永远被太阳照着。而把能源传输到地球的办法已经解决得很好了。

关于第二种能源我要在这做一个简短的说明。第一,我们现在普遍都在建核电站,我们的核电站利用的原理就是重核裂变的原理。现在人们很疑惑为什么太阳如此地经久不息地光芒万丈,1939年美国的物理学家解了这个迷,他认为太阳是在不断地产生氢的燃烧,就是核聚变反应。两个氢的原子核,在高温下聚合在一起,释放出巨大的能量。根据这个原理,1952年美国研制成了氢弹,随后苏联也有了氢弹,中国也有氢弹,那么能不能学原子弹的办法,我有不让它爆炸让它逐渐地释放能量,那么这种发电就叫做可控核聚变发电。人类想既然太阳是这样,我们能不能造出一些人造的小太阳来让它慢慢的发电,这不很好吗?这是人类的一个梦想。1952年来已经56年了,人类一共建造了200多台人造小太阳,这张图是中国科学院等离子体所的托克马克装置,就是中国的人造小太阳。而且现在已经在运行了,取得了很好的效果。它产生的温度可以到几千万度,它持续的时间已经可以达到几秒了。而且现在很多托克马克装置的输入功都小于输出功,证明已经做功了。这是一个非常重要的进展。但是,它还没有达到可实用的程度。目前我们国家的中长期科学发展规划列了16个重点专项,载人航天与月球探测是16项之一,还有一项就是可控核聚变参与的合作,这叫ETER计划。ETER计划是7个国家在法国建一个可控核聚变的反应堆,让它慢慢的释放出能量。也就是大家共同参与建设、共同取得经验、共同探索。要建立这个实验堆,今后还要建立示范堆,然后才能变成商业化发电。这一段路程,人们估计还要30年到50年,所以说要实现可控核聚变发电人类的努力至少要100年。但是它的难处在什么地方呢?主要的难度是它必须要在上千万度的温度下才能发生聚变,而上千万度的温度没有任何东西能把它装起来,那么人们只有一个办法——人们制造极其强大的磁场,用磁来束缚这些离子,这是可以实现的。而我们的人造小太阳就是利用这个原理实现的。所用的原料是2种,一个是氘一个是氚。但氚地球上很少,更让人头疼的是氚是放射性同位素,这个是很不好的。另外它们两个反应产生氦—4和一个中子,中子的防护和屏蔽是比较困难、比较费劲的。所以科学家们建议不要这个氚了,用另外一个东西来替代它,也是质量数是3,叫氦—3。所以氘加氦—3那么反应以后产生氦—4,释放的是一个质子。首先氦—3是一个稳定的同位素,很安全,另外放出质子也便于防护。现在问题是这个氦-3从哪来呢?后来大家从美国、苏联、俄罗斯所做的工作中得知月球表面有很多很多的氦-3。所以人们寄予极大的希望。也许还要经过50年的努力实现可控核聚变的商业化,但即使是这样,到那个时候,用氘和氦-3来做原料的话,月球将会发挥巨大的作用。所以大家人为月球上的氦-3将会人类社会长期的、稳定的、安全的、清洁的、廉价的可控核聚变的原料,至少可以供我们使用上千年。所以我觉得化石能源的耗尽并不值得太忧虑,更重要的是要加速新能源的开发。

月球还有一个特点,因为它是超高真空又没有磁场、地质构造又稳定、又有很弱的重力,在月球上可以建立天文观测站,可以建立地球的监视站,可以建立生产各种材料和生物制品的工厂,因为在那重力小多了,只有地球的1/6,而在地球上是没有办法归避重力的。月球是一个巨大的空间站,这个空间站的面积有4个中国大。我们现在的国际空间站是非常小的,维护费用也是很高的,最多只能上6个人左右,价格是极其昂贵的。所以我觉得月球将来的利用前景促使很多国家觉得要占领月球这个战略要地。

打造“中华”牌探月事业

对于我们国家来说,月球探测我们做了长期的准备。我们对阿波罗一直跟踪研究,大概花了35年的时间来分析研究他们为什么要这么探测、探测到什么成果、他们今后的走向是什么。为什么我们只能做这种工作呢?因为我们国家当时穷、技术落后,我们没有能力,不能做月球探测器,所以只能把别人的资料拿来做一点研究。

一直到1992年,我们国家立项了一项重大工程——载人航天。这当时给了我们极大的振奋。这个工程叫921工程,即921月份立项的。当时我们向国家申请月球探测。我们在94年开始工作,95年完成中国开展月球探测的必要性与可行性研究。后来组织了几批科学家论证得出这确实还是可行的,于是国家让我们做中国月球探测发展战略、长远规划。现在所有的月球探测规划和现在的计划都是根据这个报告而引用缘袭下来的。

2000年国家要求了解我们设计的第一个月球探测计划到底怎么做,又达到什么目的。所以我们提出当时还只取名叫“月球资源探测卫星”的科学目标以及它的有效载荷配置,随后又提出卫星设计的总要求、轨道设计的要求、测控通讯的要求等等。经过评审以后,大家觉得中国是可以实现的是有能力实现的!

2001年年底国家向中央提交了立项报告。到2003年,中央专委同意立项。2004123号,大年初二,温家宝总理亲自批准绕月探测工程立项。而二期三期工程被列入中国科技发展的中长期规划,十六个大专项之一。

一期绕月工程的总经费是14亿人民币,这个花销是很小的。我们要建立那么多的设施,需要4年左右才完成,所以每年的花消不到4个亿。所以绝对不会影响国家经济建设的发展,不会拖经济建设的后腿。同样,也绝对不会影响全面建设小康社会的进程,相反还会推动全面建设小康社会的进展。所以大家都公认这是一件好事情!

温家宝总理对我们的工作做了多次的批示、多次的视察。他有一段话:“绕月探测工程是一项多学科、高技术集成的系统工程。要统筹规划,合理确定科学和工程目标。充分调动和整合各方面的科研资源,加大重大技术的攻关力度。各部门要精心组织,团结协作,高标准、高质量、高效率地完成绕月探测工程!”

中国去开展这项工作,我们自己很清楚——我们起步是很晚的,在各个方面是落后于他国的。所以我们的起点要站得高一点。我们所做的工作一定要有目标、重点突出,一定是人家要做的或者正想做的事情。我们有能力做为什么不先做?为什么一定要按部就班地按照他们的办法来做?那样我们根本没有办法赶上他们!当时中央对我们的要求是:你们要自主创新,做出一个“中华”牌的月球探测器。我们开始还理解不深——后面我还要讲——我们真是感觉到,必须走中华牌的路!

中国的月球探测分为三个大阶段。第一是探月阶段,无人月球探测。这里面又分三期,就是现在经常说的绕月探测、落月探测、取样返回。我们要全面的了解月球一定要派卫星环绕它做全面了解,然后在了解的基础上派出月球车、着陆器,要派一个中国智能最高的机器人降落到月球上去工作,然后采样自动返回。在这之后我们才能做载人登月。

很多人批评我们走得太慢了——这一折腾差不多要将近15年左右?你看杨利伟都上天了,你们怎么还不搞载人登月啊?我觉得主要是大家不理解,人要上月球主要要解决的一个问题,不是上去而是回来,必须安全地回来!我们的总指挥讲过,中国现在有能力把宇航员打到月球上去,因为不就100多斤吗?但是只有单程票,我们回不来。我们到月球上去,你要把所有的火箭飞船统统带到月球上去,有二三十吨,在月球上要自己发射,回到地球上来,这是非常艰巨的。何况我们的杨利伟是神五才上天的,神一神二神三神四也是无人神舟探测器,做了四次才让杨利伟上去。离地面多远?三百到四百公里,多长时间到达?10分钟到达,这很艰难,这是一项巨大的成就。但是到月球上去,大家知道,嫦娥一号整整折腾了快半个月才到,大概是走了二百多万公里,当然它绕来绕去了走了很多冤枉路,但是很安全。因为我们觉得我们一定要扎扎实实,一步一个脚印,科学是来不得半点的虚假!我们一定要有充分的把握,来实现载人登月。中国人一定会实现载人登月的!

我们的计划在2002年对外宣布了,我们要建立五大系统:火箭运载系统、探测器的卫星系统、地面测控系统、发射场系统,地面接收应用数据的系统。我们一再强调中国是反对太空军事化的,我们是要和平开发和利用太空的。美国也意识到当航空事业提升到一个很高的高度时,它能成为某种类似技术引进的行业,他们知道这是带动技术发展的一个很重要的问题。所以在2004114号,布什总统向世界宣布了美国新的探月计划,他指出2008年他们也要进行无人的月球探测,2015年到2020年,美国的宇航员要重返月球,2030年要通过月球到达火星。紧接着美国宇航局局长格里芬,向美国参议院陈述,他认为:航天飞机和空间站是误入歧途,是代价高昂的战略性错误。他说“所有的这些都是三四百公里的低轨道,我们被限制在低轨道太长的时间了,使NASA丧失了正确发展的机会,我们国家空间计划的重心应该是开发太阳系。”我认为他这段话总结了美国这二十多年来空间发展的整个战略。所以美国宇航局决定2010年航天飞机全部退役不用,2010年国际空间站停止投资,而把重点转移到对月球和火星的探测。格里芬在2005915号宣布,2018年美国要载人重返月球,总投资1040亿美元,2025年载人登上火星,耗资2170美元,这就是美国的计划。肯尼迪有一句名言:“谁控制了环地球的太空,谁就控制了地球。”现在美国又加了一句话:“谁控制了月球,谁就控制了环地球的太空!”自然控制地球,就是他们的逻辑。

现代战争中,制陆权、制海权、制空权固然是很重要的,但是最重要的是制天权,谁能控制这个天,谁就取得了战争胜利的重要保障!一个例子的明显,十多年前的海湾战争大家知道是从117号到224号,美国动员了100多颗卫星,很快在100多个小时内结束了这场战争,而伊拉克则损失了42个师,被俘了8万到10万人,3700辆坦克和军用车辆被摧毁,美军只有79个人在地面作战中死亡——这次是一个很典型太空战。之后的伊拉克战争大家也一样。

所以现在各个国家都在建立自己的太空军事化,建立各自的天军。其中包括俄罗斯、日本。所以美国为什么急急忙忙地重返月球?最重要的一个原因,要控制最高的最重要的军事战略点——月球。第二,能源的目的。前面已经谈到了,月球上有多少氦3,这是最理想的燃料,可供人类使用几万年。而且假如他们控制了这种能源,他们就不必担心沙特阿拉伯人民。美国素来是以控制能源为他们的重要战略,所以月球给他们提供了这种机遇。第三,要保持美国的领导地位,在太空的领导地位。

(欧阳自远院士展示了各国探月计划路线图)这是NASA公布的计划,他的路线就是月—火星,他们现在已经做了很多安排;欧空局的安排要比美国晚五年,他的路线也是月球—火星;俄罗斯的计划也是月球—火星;这是日本的计划,也是月球—火星。日本人最近发射了月亮女神号,他的轨道几乎和我们一样。我们两国没有共同商量商量,因为头一次去大家都要小心谨慎。这是印度今年要发射的“月神一号”,他们的轨道也非常像嫦娥,这是最近在印度登的一副画——印度的国旗插在月球上,旁边是印度的宇航员。它的标题是“印度倾全国之力发展载人登月”。印度媒体认为随着经济的发展、印度现在的卫星技术已经发展成熟。印度再次提出载人登月的宏伟目标——印度要在2020年实现载人登月。

我觉得我们现在对月球的探测形势总归一句话——前有阻击后有追兵。我们的“嫦娥”一号有几十万个元器件,任何国家都不可能全部研究出来,我们也要向别的国家买一些元器件。我们原本想向美国购买,但我们至今为止没有得到美国一个元器件,全部被禁运。我们想向欧洲购买,但军禁尚未解除,我们是很困难的。其他国家亦是如此,对于中国的崛起,他们存在有戒心。只有一条路——中国,只有自己艰苦奋斗自力更生!你要靠买、靠求,最后你还得受人家欺负!所以我觉得我们中国人,一定要争一口气!所以中央给我们提出了你就得造一个“中华”牌的!不下这个决心你就干不成!的确是这样。只有这样!

各国陆陆续续地发射月球探测器,去年发射了“嫦娥”和“月亮女神”,今年印度和美国也将发射,美国在2010年要实现软着陆,所以现在基本上是你追我赶,形势非常严峻!在2006421号,胡锦涛主席访问美国,跟布什会谈,两个国家一致同意在空间探测上进行合作,而且同意美国航空航天局跟中国来一起商谈月球探测方面跟中国的合作问题。这位局长真的到了中国,不过我可以告诉大家——没有丝毫的进展、没有任何结果。在最关键的问题上人家是不会“恩施”我们的!我们自己也要明白这个道理:我们自己只有一个办法,我们确实要扩大国际合作,但是在关键的问题上,你还得靠你自己呀!所以我们第一期的月球探测下了决心要艰苦奋斗,自力更生!要培养自己的队伍!

关于“嫦娥”一号

在工程上,我们的要求是发射一个科学探测器,建立一套月球的探测系统,积累经验,更重要的——要培养人才!

我们一共放了8台仪器上去,我们第一个目标是要做一个月球的三维图。我们武汉大学测绘学科是这方面最大的权威,我们李德仁院士还有刘校长,都是这方面最顶尖的专家了。我们希望在70度以内用相机拍照,在70度到90度的极区,用激光高度镜做,因为这个地方光线可能太弱,我们拍不出照片来,当然我后边要说,我们拍得非常漂亮!同时激光高度镜也辅助相机,力争把这个立体图做得好。人家也做过立体图,但是做得支离破碎,两极地方也做得不是很好,我想我们中国能争取做一个最好的一个图。

第二,我们要探测月球的十四种元素。别的国家已经做过五六种,我们争取多做一点,了解全球性的分布。

还有第三件事情,当时提出来外国人都比较怀疑,曾经问我:“你怎么想到, 这么一个莫名其妙的点子?”我们是要做全月球的、那层土的厚度。到底有什么意义呢?当然我们可以用来研究月球表面的演化的历史。但是还能做什么呢?其实我们是想估算一下月球表面有多少He3。各国交换意见后,他们认为我们很难实现,但经过我们长期的、认真的解剖其中的关键问题,我们认为是可以实现的。其实我后来发现,别国的计划里面也有了这项任务。此外我们还备有微波探测器对月球的环境进行探测。我们大概就做这几件事情。

我们“嫦娥”一号有四个难题,我觉得也解决得比较顺当。

第一:发射窗口轨道设定。月球是一个月绕地球转一圈,因此你要进入月球的探测,一个月当中只有某一个位置是最好的。也可以这样说,一个月只有一次机会进到你想进到的位置。然后推测什么时候发射,这个发射是窗口。必须在这个时候发射。只有大概35分钟时间的间隔空余。就是说只有在某个月某一天中的某一个35分钟发射,才能到达你所需要的位置。超过40分钟、一个小时,你要花费很大的劲调整轨道,而且能量消耗太大,划不来!一旦错过,就得等到下个月,其他时间都不能发射。我们当时算出发射时间是十月26号晚,后来规定2425号也可以发射,我们的轨道设计比较安全,问题解决很好。

第二:三轴稳定。我们的卫星内必须是所有的仪器对月球,通讯的天线要对着地球,太阳帆板要对着太阳。而太阳、月球、地球都在相对运动,每时每刻都要满足要求,这是一个巨大的计算。值得欣慰的是,这个问题也解决很好。

第三,测控。我们中国的网点有很多,但是我们仍然不够,因为走得太远。我们加了一个伸长机械干涉测量器,利用中国科学院的四台天线,上海、乌鲁木齐、北京、昆明,充分利用中国国土形成了一个网,共同测量我们的位置,把精度提高了一个量级。

第四:38万公里信号的传输。信号传输与距离的平方成反比,如此远的距离,信号衰减厉害。所以我们用最大的天线接收。没想到接受非常成功。四个难题成功解决!

我们的工程2004年启动,2005年把一切难关攻下来,2006研制产品,2007待命发射。时间非常紧。“嫦娥”于20071024180504秒在西昌发射。星箭分离非常准时,轨道方面,“嫦娥“一号的实际曲线与理论曲线相当吻合!

我们的相机是1120号开机的。相机构造与日本的不同,日本相机是两个镜头,与人眼类似。我们是一个镜头,里面有三束光线,前视17度、正视、后视17度。11206点多钟开机,谁都很担心,不知道传下来的是什么样子。因为相机拍照后要转换成数字,然后传至卫星总体,接着由卫星总体传导至地面,最后在地面解码还原成图形。全过程3秒左右。事实证明我们拍摄得非常成功!增加了我们的信心!

此外,我们的干涉成相光谱仪获得了不少数据,γ谱仪也正在做每一块的元素含量的分布分析。

在元宵节时,“嫦娥”一号经历过一次劫难,就是月食。大概4个小时时间地球的影子把太阳挡了,月球温度在-150度以下。科学家们都担心仪器会全部被毁掉,于是他们关掉了所有仪器。蓄电池被充满了电,所有的电池供应热量,保证仪器仓不要太冷。科学家一直监测仪器仓的温度,结果仪器仓的温度在0上几度,最终度过了难关。马上8月份又有第二次月食,我们觉得有把握度过今后的黑暗时期。

展望未来

温家宝总理曾指出:我们要充分调动全国各方面的科研资源,利用我国获得的第一手月球科学探测数据,研究出一流的科技创新成果。现在我们确实组织了全国的76所大学,三十多个研究院,100多位专家成立了专家委员会。我们将把全部的数据提供给专家委员会。因为这是纳税人的钱,这是国家的钱!这些数据不能由任何单位所垄断,也不允许变成个人的私有,必须交给全国的科学家!应该让中国人自己做出高水平的研究成果出来。这是我们的目标!

简短说明一下二期三期工程。二期叫落月探测,即着陆器降落在月球上。我们准备直接将其送入奔月轨道,直接让月球捕获,在月球上进行就位探测和巡视探测,月球车和探测器获得的所有数据分别发往地球。另外我们将对对地球进行极紫外的观测、观测月球内部结构、利用月震仪和激光反射镜精确测量地月距离的变化、研究地球月球的动力学等等。很多任务第一次实施,任务非常艰巨。

第三期,采样返回。首先实行软着陆,然后送出一个月球车采样,把样品送回到返回仓,在月球上自动开启发动机离开月球表面。第三期载重很大,要改造火箭,使用长征五型火箭,使用文昌发射场。

去年年底胡锦涛总书记在庆祝首次月球探测工程圆满成功的大会上有几段讲话,他说:“实施月球探测工程是党中央、国务院、中央军委着眼于我国社会主义现代化建设的全局,把握世界科技发展的大事。为推动我国航天事业的发展、促进我国科技进步和创新、提高我国综合国力做出的一项重大战略决策。”另外特别提到:“首次月球探测工程的成功,是继人造地球卫星、载人航天飞行取得成功之后的航天事业发展的又一个里程碑。实现了中华民族千年奔月的梦想。开启了中国人走向深空探索宇宙奥秘的时代,标志着我们国家已经进入世界具有深空探测能力的国家行列。这是我国推动自主创新、建设创新型国家取得的又一标志性成果。是中华民族在攀登世界科技高峰的征程上实现的又一个历史性跨越。是中华民族为人类和平开发利用外层空间做出的又一重大贡献。”

我们确实深感“嫦娥”工程得到了中央的亲切关怀和全国公众的热情支持。我们一定继续艰苦奋斗,竭尽全力做好工作,圆满完成任务。为推动科学技术的进步与发展、为建设创新型国家而努力奋斗!我们热切地希望我们的专家学者、特别是我们的青年学子们能够投入到探索宇宙的奥秘和嫦娥工程的行列中来。为人类社会的持续发展和美好前景、为中华民族的振新和繁荣昌盛做出历史的贡献!谢谢!

(祁璐整理,罗超审校)

 

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