探月工程首席科學家歐陽自遠: 爲何各國都要探月
採寫|章劍鋒
策劃|楊霞清、張祖韜、郭浩
歐陽自遠,出生於1935年,中國科學院院士、第三世界科學院院士,中國月球探測工程領導小組高級顧問,首任月球應用科學首席科學家,中國天體化學領域的開創者,從事地球與行星科學研究60多年。
通過對月球和行星探測成果的系統研究,對中國開展月球探測的意義、必要性與可行性、發展戰略與規劃、科學目標和有效載荷配置等提出了切實可行的有創新意義的方案與建議,牽引出中國繞月探測工程的國家立項。組織、設計了中國首次月球探測的科學目標與載荷配置方案;具體組織、設計中國月球探測二、三期工程科學目標與載荷配置方案,通過了國家中長期規劃的綜合論證,納入了國家中長期月球探測規劃。
一, 這是人類第一次實現探測器造訪月球背面,將爲科學工作者提供月球背面低頻射電天文學、空間環境科學和月球演化學的新研究平臺,將獲得一批重大的原創性科研成果。
二, 從嫦娥一號到嫦娥五號,我們既可以去月球,也可以落,還可以安全回來。我們中國的航天員將來一定能夠到達月球並安全返回地球,我們甚至要建立月球的科學探測基地。
三, 在國際上的第二次月球探測高潮中,我們中國真的應該是做得最好的。
四, 2020年我們將發射一個火星探測衛星,一個火星車在火星表面開展巡視科學探測。實現天地聯合探測火星,在火星上,我們要實施的科學目標中,有些別人還沒有幹過。
講演時間緊張到掐分掐秒,上一位嘉賓還沒有完全走下來,主持人還沒有開始說串場詞,出於節約時間需要,歐陽自遠提前離開嘉賓席,上到講臺邊候立。等到主持人介紹到他的時候,早已做好準備的歐陽自遠,提起十足的勁頭,面向全場深深地鞠上一躬。
沒有慢悠悠登場的作派,83歲著名科學家的舉止和風度,在這一幕細節中,得到了生動、平實又頗爲有趣的傳遞。
這是12月1日,在北京一個論壇上,本站科技記者頭一次見到的歐陽自遠。
杖朝之年,歐陽自遠中氣充沛,嗓音渾厚亮堂,大開大闔又不失趣味的講述,時不時會引起聽衆的笑聲,而他的那份嚴肅、認真與豪邁,也在言語和神情間洋溢着。
一週之後,嫦娥四號在西昌發射升空,奔向月球,將代表人類跨出新一步——軟着陸月球背面。
當本站科技記者再度聯繫到歐陽自遠的時候,發現他並沒閒着,正在西昌現場,密切關注着嫦娥奔月的動態信息。
老先生向本站科技記者形容,自己是忙得“沒有一點點時間”顧及其他的事情了。
歐陽自遠是中國天體化學與地球化學家,中國探月工程首任首席科學家,在外界有“嫦娥之父”的美譽。
上世紀五十年代開始,他選擇從事當時十分冷門的地外物質和比較行星研究,是國內率先進行這方面研究的科研工作者。此後,學過地質、學過核物理的歐陽自遠又應國家戰略需要,參加到重要的一項科研工程——中國的地下核試驗,承擔地下核試驗選場、防止地下水污染和試驗前、後的地質綜合研究。
1978年,歐陽自遠又接到了一項新的貫穿畢生的任務——月球科學研究。
當時的美國總統卡特派他的國家安全事務顧問布熱津斯基爲代表,向中國贈送了兩件他們的探月禮物:一面中國國旗,一小塊月球岩石。中國方面提出,希望中國科學家也能研究看那是不是月球上的石頭。當時唯有歐陽自遠因爲搞過隕石等地外物質研究,沾點邊,於是順理成章被找去領了任務。
“空間時代的到來,是我們人類必然會走向的一個康莊大道,也是科技發展的一個重要的領域。我們中國也一定會進入空間時代。”
回顧那段大國爭雄的時代,歐陽自遠這樣說道。
比之於當年的兩手空空、有心無力,今天的中國,已經向深空探測邁出了實實在在的一大步。臺前幕後,少不了歐陽自遠等第一代各領域航天科學家的推動。
1990年代之初,在孫家棟、歐陽自遠、姜景山等一批科學家的極力動議下,中國的探月科研逐漸進入到實質的籌備階段。
2004年,國家正式立項,公佈了向月球進軍的實施方案。歐陽自遠參與並指導了方案、科學目標及相關規劃的制定,並以首任首席科學家的身份伴隨了嫦娥一號、二號、三號、四號問世、探月的全過程。
如今,儘管首席科學家一職由更年輕的後輩接手,但他還是中國探月工程領導小組的高級顧問,並沒有完全從工作崗位上退下來,很多重要事項,都需要他參與。
此外,每年他都會出現在全國各地的學校、科技館等場合,向社會、向公衆一遍又一遍講述中國的探月事業。他告訴本站科技記者,自己平均每年要做53場科普報告。
今年上半年,歐陽自遠曾明確講到,中國今年底將發射着陸器和月球車實現人類探測器首次軟着陸月球背面,開展科學探測。
科學家不愛信口開河,發言講求依據。歐陽自遠的預言,顯然是基於幕後不爲人知的反覆論證和嚴謹試驗、以及前面數次探月的實踐。根據中國的月球探測長期規劃,且得益於衆多科學家的支持,探月的每一步邁出,都有其前瞻性準備。
不止一次,歐陽自遠說道,“中國要飛得更遠,我們要探測整個太陽系。”
嫦娥四號、五號承擔着什麼樣的高難度任務,中國將如何通過探月實踐,一步步走向更遠的深空——嫦娥四號成功發射並進入月球軌道後,終於可以稍加歇息的歐陽自遠院士首度接受了本站科技的專訪,讓我們聽聽他的講述。
一,月球背面到底有什麼秘密?
本站科技:這次嫦娥四號是要登上月球背面,爲什麼要選擇背面?
歐陽自遠:因爲宇宙空間有各種頻段的電磁波信息,特別是低頻長波電磁波,由於地球的電離層的干擾,地球接收不到。很多宇宙空間的低頻、甚低頻的重要信息,我們人類一點兒都接收不到,是地球的電離層的干擾,不但干擾了我們整個的地球,把月球的正面也干擾了。月球背面有月球正面的阻擋,所以科學家夢寐以求地希望能夠在月球背面接受這部分重要信息,這是唯一的一個地方,所以我們一定要到月球背面去。
對月球正面的研究信息告訴我們,月球正面的岩石記錄了月球從距今41億年到30億年的月球內力作用的演化歷史,就像考古一樣,有墓葬、有記錄。但是早於40億年前,也就是自45億年前月球形成後到41億年的最古老的內力作用演化歷史,在月球正面難以得到。大約在40億年前,月球背面遭受到一個巨大的小天體撞擊,砸出了一個直徑約爲2480公里,深度達12.8公里的艾肯盆地。在撞擊盆地裡,裸露出月球最古老的岩石,嫦娥四號的着陸器與月球車將要着陸在艾肯撞擊盆地裡。這樣的話,我們就可以獲得月球自45億年前形成至距今41億年以來演化歷史的科學證據,將月球正面和月球背面的演化歷史聯繫起來,這樣月球的歷史才能進一步搞清楚,只有到月球背面去才行,才能找到最古老的岩石。所以必須到月球背面,這是我們今年要完成的任務。
總的來講,嫦娥四號着陸後,將利用月球背面可屏蔽地球無線電干擾等優勢,進行天文學領域前沿的低頻射電天文觀測和研究;因爲月球背面保存了月球最古老岩石,我們在月球背面巡視區還可以開展地形地貌和礦物成份的探測與研究、月球背面巡視區淺層結構的探測和研究。地質特徵的調查,有望在國際上首次建立集地形地貌、淺層結構、物質成分於一體的綜合地質剖面和演化模型。
這是人類第一次實現探測器造訪月球背面,將爲科學工作者提供月球背面低頻射電天文觀測、月球背面空間環境和月球演化歷史的科學研究平臺,將獲得一批重大的原創性科研究成果。
本站科技:具體來講,月球正面和背面,有什麼不一樣?一個圓形的月球爲什麼會分別存在正面和背面的說法?
歐陽自遠:我們在地球上看月亮,永遠看到的是朝向地球的半個月亮,那另外半個永遠看不到,月球自己在自轉,但是你就是看不到。爲什麼呢?大家知道月球自個兒在轉,轉一圈的時間,它是按反時針的方向轉,同時也在繞着地球公轉,它一邊自己轉,一邊又繞着地球轉,而且轉的週期相等,最後你從地球上看月亮,永遠只能看到半個月亮,另外那半個月亮誰也沒見過,天文學稱爲潮汐鎖定。
(蘇聯航天器繞月拍攝到的照片,1959年/圖片來源:美國國家航空航天局)
1959年,蘇聯的繞月衛星第一個拍到了月球背面的照片,大家一看吃了一驚,當然做得很粗糙,但是1959年啊,已經很了不起了。
我們現在做,當然做得很仔細了,這就是月亮的背面,背面地形起伏比較高,正因爲我們從來看不到月球背面,所以中國要去。
本站科技:您展示的這個月球背面圖,是怎麼做出來的?
歐陽自遠:我們的“嫦娥一號”也精細地探測到了整個的全月球,提供了一張當時最好的月球的地圖,正面、背面都看得非常清楚。背面基本上都是山地、高原,正面都是天體砸出來的大盆地,有19個之多。背面和正面地形地貌差別太大了。月球背面,也有坑,南部有一個巨大的坑,叫“艾肯盆地”,是40億年前砸出來的,我們的嫦娥四號這次就要落在那個大坑裡頭,那裡有很多新的科學信息存在。
本站科技:嫦娥四號要實現在月球背面着陸,這個技術難度有多大?怎麼實現?
歐陽自遠:我們將要降落在月球的背面,但是有一條,我們是個瞎子,看不見,另外也是個聾子,不知道它背面的具體狀況,因爲在地球上跟月球背面不能實現通訊,信號全部被月球正面給擋住了。所以這個事兒就麻煩了。所以你一定要發一箇中繼星,來直接聯絡地球和月球的背面。
我們研究,在地球和月球之間引力動態平衡的拉格朗日2點,是面對月球的背面,離月球大約是6.5萬公里,離我們的地球有45萬公里。在這個點的視野裡,面對着月球背面,也可以看到遠方的地球。在這個點上,可以跟地球和月球背面建立完全暢通的無線電通信。
2018年5月21號,我們國家發射了一顆中繼星,取名“鵲橋”,用中國傳說的牛郎、織女見面的地點命名。它現在已經在地球-月球引力動態平衡的拉格朗日2點位置上,這個中繼星不僅可以跟地球聯繫,還可以跟月球上面的着陸器和月球車聯繫,這樣的話我們既不是瞎子,也不是聾子,完全可以直接聯繫它們。中繼星到達了那個點上,最後它打開天線聯繫地球和月球的背面。我們現在不操心了,探測器降到月球背面就有辦法了,測控與通信鏈路全通了,它一直跟地球以及月球背面取得聯繫,我們就可以完全知道探測器落到月球背面的情況。
這次中繼星的發射,是我們國家在國際上首次實現地球與月球背面之間的測控和數傳中繼通信。
本站科技:嫦娥四號的任務是着陸在月球背面,並進行月面的就位探測和巡視探測,它會永久停留在上面,不再回返,對麼?
歐陽自遠:嫦娥四號的着陸器和月球車軟着陸月球背面之後,着陸器開展就位探測,月球車開展巡視探測。着陸器和月球車一直在月球背面的白天開展科學探測,黑夜由於沒有電源只能休眠。它們都將工作到各自生命的終結,我們沒有計劃將它們回收返回地球。
本站科技:請給我們科普一下,嫦娥四號從發射到最終着陸,爲什麼要經過一個月時間?
歐陽自遠:嫦娥四號於12月8日2時23分成功發射,進入奔月軌道。大約經過100小時的飛行,於12月12日16時45分,嫦娥四號順利完成“太空剎車”,被月球捕獲,進入環月軌道。 當時月球的背面處於黑夜狀態,大約要到2019年1月初,月球背面全是白天,着陸區也是白天,有利於實施嫦娥四號軟着陸月面。
二,月球背面真的有外星人嗎?
本站科技:關於月球背面一直存在不少的傳說,好像那是個不可以輕意涉足的禁區,從科學家的角度,您給我們解答下,月球背面究竟存在什麼秘密?
歐陽自遠:知道我們的嫦娥四號要在月球背面着陸,不少好心人打電話給我,寫信給我,說,哎呀,這個中國別幹吧,你看月亮背面全是外星人,我們見不到他們,他們可以看到我們,外星人一直在背面監視我們的行爲,我們不要去惹他們好不好;全世界都不敢去,爲什麼中國要帶頭去闖這個禍呀?你看我們中國出了很多書,外星人就在月球背面,國外也有更多的書,哎喲,整個的月球背面變成了非常的恐怖、神秘而且詭異的這麼一個月球背面。
最精彩的是1988年4月5日,美國最著名的《世界新聞週刊》登載了一張照片和新聞報道,說二戰時期美國的轟炸機在百慕大上空飛行的時候被外星人劫持了一架,放在月球背面的撞擊坑裡頭。這個撞擊坑是月球背面的Daedalus crater(代達羅斯撞擊坑),直徑93km,深度3km,位於5.9°S,179.4°E。中國嫦娥二號繪製的地形圖分辨率7米,是全世界最好的地形圖,但是在嫦娥二號繪製的代達羅斯撞擊坑裡沒有飛機。我說這個飛機是怎麼來的呢?《世界新聞週刊》登載的飛機機身的長度大約50公里,翅膀開展的寬度大概60公里,這是我們人類造的飛機嗎?這不可能啊,完全是僞造的。
另外飛機不能在月亮上飛,月球表面是超高真空的,飛機是靠空氣動力學的原理才能飛的,所以這是假的。像這種僞造的照片太多了,都說是外星人,說在月球背面有外星人建造的金字塔,實際上是把埃及金字塔的圖像貼上去;還有英國的巨石陣,這是外星人的城市,結果全是假的。關於外星人警告載人登月的宇航員阿姆斯特朗和奧爾德林,“地球人要遠離月球,關愛自己的生命”,我問過美國航空航天局的工作人員,說外星人是不是給你們阿波羅-11到達月球的宇航員警告了?他說這全是媒體瞎造謠的。所以應該正本澄源,月球背面沒有外星人,也沒有任何外星人的活動。
三,後續的嫦娥五號計劃怎麼完成採樣並順利返回?
本站科技:我們國家“繞、落、回”的第一階段探月戰略馬上就要完成了,最後一顆“嫦娥五號”也會升空,實現月球物質取樣返回,這最後一步是不是特別關鍵?
歐陽自遠:預計明年即2019年我們的嫦娥五號將要着陸在月球上,有一大堆的技術問題,關鍵的問題是要將採集的月球樣品返回地球,所以有很多技術問題我們中國以前沒有解決,但現在都行了。我們將在海南島文昌發射,用“長征五號”火箭發射“嫦娥五號”。
我們到月球上在什麼地方着陸和採樣?我們要着陸在一個新的位置,離阿波羅着陸的位置很遠,而這個位置有很多新的科學問題,人類從不知道那一帶的情況。嫦娥五號要首次實現地外天體自動採樣返回,我們將要把那裡的樣品取下來,用電鏟鏟取土壤樣品、打鑽取岩石碎塊和次表層的土壤樣,採集的樣品最後都放置到返回艙,然後攜帶返回艙上升飛離月面,有一條飛船在繞着月球飛,等待返回艙上升後,然後等候的飛船與返回艙要交匯對接,針尖對針尖,自己就相互對接好了,由那條飛船攜帶返回艙返回地球。我們一定能夠得到很多樣品,大概要採樣2公斤到3公斤的樣品,供全國的科學家來進行研究。
從嫦娥一號到嫦娥五號,我們既可以去月球,也可以安全着陸月面,還可以安全返回地球。我們就有能力將中國的航天員送上月球,實施載人登月,完成科學考察任務之後,安全返回地球。將來我們要在月面建立固定的月球科學探測基地。
本站科技:飛船帶着樣品返回艙返回地球,應該是不存在什麼技術問題了吧?
歐陽自遠:最大的問題,因爲它返回速度太快了,返回艙一紮進地球的大氣層,壓縮大氣,高溫、高壓,會把返回艙全部燒掉,裡面的人也會燒死。這怎麼辦呢?我們得想個法子。我們不是已經做過一次實驗嘛?就是嫦娥五號返回地面飛行試驗,當時大家給返回艙取了一個愛稱“小飛”。當“小飛”高速衝進地球的大氣層,溫度急劇上升,我們立即指揮它跳出大氣層,再進入地球的大氣層,就像小孩用石頭在水裡頭打一個水漂,砸進去之後再冒上來,再落下來,速度不就慢了嗎?原理就是這樣,一定能夠安全着陸地面。我們要做一次真的實驗。最後它真的回來了,經過南半球,經過印度洋,我們要它一直飛到內蒙古四子王旗。它一落下來的時候,立即告訴我們它落下的經緯度,我們趕緊到現場,真的,表面是燙了一點,裡面完好無缺。所以我們現在有辦法了,月球上的樣品一定能夠帶回來。
四,嫦娥一號、二號實現了什麼樣的高難度挑戰?
本站科技:請與我們回顧和分享一下嫦娥一號、二號、三號探月的精彩歷程吧,它們分別都完成了各自承擔的哪些主要任務?
歐陽自遠:2007年,嫦娥一號是繞月飛行,我們繪製了幾百張特殊的月面圖,最後彙集成這樣一張全月地形影像圖,這是月球的正面,那是月球的背面,還做了月面三維立體圖,這是全世界做得最好的立體圖。做了月球外圍的近月空間環境探測,月球表面的各種岩石的成分類型和分佈,我們都探測得很清楚。另外世界上最想了解的,因爲月球上有一種資源,就是我們人類未來的終極的能源,叫核聚變發電的原料氦-3,地球上幾乎沒有,月球的土壤裡蘊藏有極其豐富的氦-3資源。2006年我問過俄羅斯探月工程的首席科學家加里莫夫院士。我說加里莫夫,你們俄羅斯探月的最終目的是什麼?他叉起手來非常驕傲的告訴我,“要解決全人類未來的能源問題。”哦,我說加里莫夫,明年嫦娥一號上天,我將要得到月球土壤裡氦-3資源的分佈和資源總量,他大吃一驚。你們中國怎麼就能夠做呢?我說準備了3-4年了,我們一定能完成。據我們探測,月球上這種資源大約是120萬噸左右。在覈聚變發電得以實現時,全世界一年的能源需求,大約氦-3的用量爲100噸,月球的氦-3資源至少可以解決全人類未來一萬年以上的能源需求。這是人類的財富,所以我們要向全世界發佈。
我們2010年發射嫦娥二號,嫦娥二號的飛行高度是距離月面100公里,我們當時照相機的分辨率可以達到7米,下面放映的真實錄像是月球表面的一個普通的撞擊坑,9公里的直徑,月亮上有3.3萬多個直接大於1公里的撞擊坑。我要看它的壁,我再要看它的底,我要研究它是怎麼起源的,每一個地方,我都可以看得那麼清楚,就是我這個講臺大小,我都可以在全月影像圖中看到。嫦娥二號完成了一幅7米分辨率的全月球影像圖和三維立體圖。嫦娥二號全月球數字影像圖在空間分辨率、影像質量、數據一致性和完整性、鑲嵌精度等方面優於國際同類全月球數字產品,是目前最高水平的全月球數字影像圖。嫦娥二號還對全月球的岩石成分、類型與分佈,近月空間環境等取得了系統性和前所未有的重大成果。
嫦娥二號我們加足了燃料,可以幹很多活。幹完了月亮的活兒以後,我們再派它一個活兒,讓它飛到的離地球150萬公里以外的太陽-地球引力動態平衡的拉格朗日L2點,打開儀器監測太陽活動與太陽爆發。因爲我們最操心的是太陽爆發,對地球人類的生存環境有很大的威脅。嫦娥二號一直在那兒堅守陣地,勤勤懇懇連續工作235天,得到了世界上有關太陽活動與爆發的最多的系統數據。
後來我們從望遠鏡裡面發現有一個光點朝地球飛來,是個小行星,一算軌道,2029年可能撞我們地球。這不行,我們得看看那個光點到底是啥東西,有多大,到底形狀怎麼樣?結果我們讓嫦娥二號飛到它附近去,我們的控制能力真厲害,最後嫦娥二號飛離地球702萬公里,雙方以860米距離擦肩而過,拍到了這個小天體的精細照片,一看很吃驚,長4.6公里,大頭的直徑2.4公里,砸到地球上也是一次小的恐龍滅絕事件呀,我們人類和整個生物界會遭到巨大的劫難。當前,嫦娥二號已經成爲一個人造小天體,圍繞太陽運行,離開地球4億多公里。2029年,嫦娥二號還將回歸地球附近,我們祝福她一路平安。
五,小行量撞擊地球事件,人類現在完全可以規避
本站科技:我們人類對這種威脅地球安全的小天體撞擊事件,現在有辦法解決麼?
歐陽自遠:我們現在最操心的是我們地球外頭有一大堆密密麻麻分佈的小天體。截止今年4月8號的觀測統計,大概我們地球外面有18000多個近地小行星,直徑大於一公里的有800多個,大於140米大小的有8000多個。它們運行的軌道各異,也不太規矩,搞不好就跟地球撞上了。我們已經挑了三個最危險的近地小行星,進行伴飛、着陸和取樣返回,到底對地球會有什麼樣的威脅,進行研究。
鑑於小天體撞擊地球的潛在威脅,全世界相關的科學家已經聯合起來,組成全世界聯合監測小行星的網絡,精確監測小行星的運行軌道,預報甚至預警小行星撞擊地球的危險性。當代科學技術特別是航天技術的發展,人類完全有可能規避小天體撞擊地球。當前科學家比較一致的規避小行星撞擊地球的方案建議:當確認某個小行星的運行軌道有可能撞擊地球,我們可以提前發射一個飛行器,着陸在小行星上,由於軌道計算精確,然後開動飛行器的發動機,輕輕朝某一個方向施加一點力,使小行星的運行軌道方向有微小的改變,它慢慢慢慢地飛到地球附近時,必然與地球擦肩而過。就像武俠小說裡面說的,四兩撥千斤,不讓小行星撞擊地球。
六,嫦娥三號落月的時候,美國的衛星在監測我們
本站科技:話說回來,嫦娥三號,我們知道,它也是有過舉世矚目的創舉,就是落到月球正面,第一次把中國的着陸器和“玉免號”月球車帶上去了,這個過程是不是很驚險?
歐陽自遠:2013年發射嫦娥三號,剛好降落在雨海的彩虹灣裡。我們指定它必須給我降落在這個小塊裡面。在月亮上着陸,降下去有一個最大的問題,不能用降落傘,因爲它表面是真空,用降落傘毫無意義。那怎麼辦呢?由於嫦娥三號着陸下降時受到月心引力的加速度作用,它越掉越快,最後將撞擊月面要摔得粉碎。我們在着陸器的底部安裝了發動機,它一面往下掉,我底下往上推,讓它慢慢慢慢的掉下來,掉到距月面100米的高度懸停,一面拍照着陸器的高智能計算機立即分析判斷,尋找安全的着陸位置。
在地面工作的人員無法干預和指揮着陸位置的選擇,着陸器拍了張照片發給我要1.3秒才能收到,收到以後幾秒鐘我做個判斷說,這兒危險,你不能落,得挪個地方,我再告訴它,又要1.3秒。因爲地、月之間38萬公里的距離,光速就要傳那麼久。耽誤時間太長,也許它早掉下去了。所以我們的着陸器上配置了高智能機器人系統,自己判斷。它一直往下降,降到(距地面)100米高程的位置我們要它停,拍照,它拍了3764張照片,它自個兒選了一個地點落下去。折騰了好長時間,最後降落在我們指定的插紅旗的地方。我最怕的是它的一條腿掉到坑裡,一倒,前功盡棄,什麼都沒有了。所以它剛好,真聰明,四條腿搭在平地上,裡面有坑,外面有坑。
後來,我們乾脆製作一張着陸區的撞擊坑的大小和分佈圖,看一下這個地方有多少坑,4公里×4公里的着陸區,全佈滿了大大小小的撞擊坑有1萬多個,最大的撞擊坑直徑516米,有幾十米,幾米大小,小於100米的撞擊坑有5400多個。就那麼一小塊地是平的,太危險了。
着陸器着陸後,月球車自着陸器上走向月面,月球車六個輪子印在月面上清晰的輪印。
(中國月球車“玉兔號”留在月球上的足印/圖片來源於網絡)
它走下去以後,我們指令月球車轉過身來,它很快就轉過身來,然後給着陸器拍照,證明我們到了月亮。
就在這個最關鍵的時候,另外有一個月球衛星飛過我們着陸位置的上空,拍攝到着陸器與月球車分離和相互拍照的場面。當時,只有這一個月球衛星在月球上面飛,那是美國的衛星,我們幹什麼事兒,人家都在監視我們的。他們公佈了中國嫦娥三號着陸位置的精確經緯度,與我們自己測定的經緯度基本一致。
嫦娥三號,給我們中國開闢了在月球上“巡天、觀地、測月”的歷史。着陸器上配置了近紫外光學望遠鏡,是人類首次在月球上進行天文觀測,發現了很多天文事件的新證據;着陸器上還配置了一臺遠紫外照相機,實現了人類第一次在月球上觀測地球和地球等離子體層的變化等一系列新成果。在距離地球最近的天體上,看到了地球在裡面慢慢轉,二十四小時轉一圈,它外面的所有的結構,等離子體層一層一層的變化,非常清晰,也就知道地球將發生什麼環境變化。在月球車的底部安裝了一臺雷達,是人類第一次用雷達探測月球車所經歷的路線下的次表層結構。整個第二次的月球探測的高潮中,我們中國真的應該是做得最好的。
七,爲什麼各國爭先恐後都想探測月球?
本站科技:請談談上世紀以來國際探月形勢動態。
歐陽自遠:美國(上世紀)採回來381.7公斤的(月球岩石)樣品,蘇聯一個人都沒上去過,最後只用機器人上去採,三次,每一次採到0.1公斤。所以美國取得了徹底的勝利,整個的空間霸權一直到今天,是美國一家獨攬。
此後 我們有充足的時間來做準備,整整到1993年準備了35年,建立了實驗室,培養了一支隊伍,也規劃了我們中國該怎麼搞,但是我們還沒有達到能夠實施的能力。
本世紀初,美國、俄羅斯、日本、德國、英國、法國、印度等國家都要去搞月球探測了,我們在這種背景下加緊論證,必要性、可行性,發展戰略、長遠規劃、第一次具體的設計等等,進行嚴格的論證,又花了10年,應該說我們準備了45年。在2003年大年初二,批准了中國的嫦娥工程,2007年,第一次發射。
本站科技:月球既然早就是一顆死星,一顆沒有生命的星球,大家爲什麼還要爭先恐後上去?
歐陽自遠:主要的原因是什麼?第一,探月與軍事有關。第二,月球有豐富的能源,利用月球巨大的太陽能發電和核聚變發電的原料,將爲人類社會的永續發展提供重要的支撐。第三,月球蘊藏有極其豐富的特殊資源。第四,月球的特殊環境的有效利用。以支持我們人類未來社會的持續發展。
八,探月之後,中國爲什麼要進一步探測火星?
本站科技:我們國家在“繞、落、回”第一階段任務完成後,火星探測是什麼樣的計劃?
歐陽自遠:2020年,我們中國要開始火星的探測,幹嗎非得2020年?每26個月,纔有一次機會,錯過這次2020年的機會,對不起,得到2022年了。爲什麼你非得等到這個窗口期才能去呢?大家知道地球繞太陽轉一圈365天,火星在外面繞太陽轉一圈687天,有時候地球在太陽的這邊,火星在太陽那邊,你怎麼去?所以一定要在恰好的位置。地球上發射探測器到火星,大概飛六到八個月,平均七個月左右見到火星。所以我們一定要掌握時機。
到火星上幹什麼?第一,火星上有沒有生命?難道只有我們地球有生命嗎?第二,火星本體有很多科學問題。第三我們要了解火星的環境。我們人類到今天還沒有從火星上取回一克樣品,我們中國將帶頭着陸在火星上,把樣品帶回地球。
科學家有一個最大的夢想,地球承載着全部的人類,但是這個地球有很多潛在的自然界的威脅,如小天體撞擊地球,誘發氣候、生態和環境災變和生物物種滅絕事件,全球火山、地震大爆發,再加上人類自己犯的錯誤等等,把我們的地球搞得都不能居住了。我們一定要給人類準備第二個棲息地。沒有選擇,最好的就是改造火星。
我們現在已經知道怎麼去改造火星,讓它變成第二個地球,把我們地球的人類的一部分遷移到火星去,人類通過幾個世紀的卓越努力,將這顆貧瘠的行星改造成一個擁有蔚藍色天空、綠色平原、藍色湖泊和生態環境友好的新世界,地球-火星將成爲人類社會持續發展的姐妹共同體。
本站科技:具體來說,我們會在火星上進行什麼科研?
歐陽自遠:2020年我們將發射一個衛星,繞火星飛進行火星遙感探測;一個火星車着陸火星,在火星表面開展巡視探尋。兩者結合開展火星天地聯合探測。在火星上,我們要幹幾件事情,有些別人也沒有幹過。
火星以前有河流,現在河道都乾枯了,火星的北半球曾經是海洋,現在一滴水也沒有了。科學家們研究,大概火星曾經有過100米深的水,覆蓋了全球。現在怎麼一滴水都沒有了?這些水到哪兒去了?轉入地下,還有一部分逃逸掉了。在火星表面一旦塌方,地下水就涌出來。所以我們要探明整個火星地下有多少水,怎麼分佈的?我們還有很多新的東西需要進行科學探測。
九,在木衛二表面的冰層裡,發現有深部海洋的噴泉
本站科技:也就是說,探月只是第一步,之後,包括火星探測在內,中國還有一個更宏大的深空探測計劃與構想?
歐陽自遠:中國要飛得更遠,我們要飛到儘可能多的太陽系的行星上。太陽系有八大行星,我們現在可以到火星了,我們還要去木星,開展行星際之間的的穿越探測,還要去更遠的地方。
究竟要搞什麼呢?第一我們要知道太陽系怎麼起源的,行星怎麼起源的。另外有很多天體對地球有威脅,我們要規避這些威脅。第三,它們也有很多好東西,能爲我們人類社會持續發展做貢獻,到底有哪些?第四,我們能不能改造火星,這就是下一步我們要做的事情。我們通過人類的智慧和努力,也完全可以改造火星,成爲生機盎然的小地球,再現青山綠水,成爲人類的第二個家園。
火星着陸巡視,小行星探測,火星取樣返回,木星及其他行星際之間的穿越和木星衛星的探測,我們都將要開展。
我們要到那個最大的行星叫木星上去,我們古書裡面叫太歲星。我們要飛七年才能到,它有79個月亮。我們不能都去探測,挑了兩個,一個是木衛四,上面可能有生命;我們最感興趣的,是另一個木衛二,因爲離太陽很遠,快到零下200多度了,表面全是冰覆蓋,冰上有很多裂縫,也有很多排泄物,是不是生物的排泄物,不知道。但是我們知道冰層裡經常有水柱噴出來,證明底下是海洋,而且知道海洋裡面有火山爆發。只要有液態水,有能量,有組成有機化合物的基礎元素,一定會有生命誕生。地球的生命也是這樣誕生的。所以我們要去探測木衛二。
這樣的話,在下一個十年,我們將完成更爲繁重的任務。
十,科學家不能關起門自我欣賞,要到羣衆中去
本站科技:經常看到您奔忙在各個學校的課堂上,向學生們講月球探測的事情,爲什麼要不厭其煩地講這方面的內容,怎麼看科普的意義和作用?
歐陽自遠:以前我埋頭搞自己的研究,認爲科學家的天職是做好自己的研究工作,有所發現,有所創新。自從提出探月後,我深感存在一個最大的問題——廣大公衆不理解,一些領導、公務員和學生羣體也不理解。衆多的質疑聲提出,中國人在地球上的事情都做不完,爲什麼還要去探測月球?美國和前蘇聯在上個世紀就探測月球,我們能比她們高明嗎?搞探月要花很多錢,有必要嗎……。
感謝提出質疑的人們,是我們沒有將探測月球對推動科技進步、經濟發展、老百姓生活質量的提高和人類社會持續發展的重大意義講清楚。科學家不能在象牙塔裡自我欣賞,我們重要的使命是推動科學技術的進步,讓公衆理解、熱愛科學。我開始下決心要認真做好科學普及和科技傳播工作,要真誠和實事求是地給公衆介紹中國探測月球對國家的強大、民族的振興、科技的突破和經濟的發展的重大意義。
根據公衆的需求,我認真準備了相關專題的科普報告,如中國的探月夢,紅色火星的藍色星球夢,地球之命運,地外生命探尋,小天體撞擊地球的禍與福等12個專題,每一個專題內容的科普報告都根據不同層次公衆的知識結構準備了5-6種版本的報告。每張PPT都要經過反覆思考和推敲,自己製作。根據自2008年至2018年的11年科普報告詳細統計,平均每年做53次科普報告,平均每年參加聽取科普報告的各層次公衆超過3萬人(不包括網上傳播)。我收到各層次公衆大量的反饋意見,特別是青少年熱情洋溢的表態,“將來要做一個科學家,去揭開宇宙的奧秘”。我受到極大的激勵和鼓舞,感到有一股強大的暖流在支持和推動我勇往直前,克服困難去攀登高峰。
總書記提出:“科技創新、科學普及是實現創新發展的兩翼,要把科學普及放在與科技創新同等重要的位置。”他還強調,科技創新與科學普及如鳥之雙翼,車之雙輪。科學普及對提高廣大公衆的科學素質具有重大意義。我理解:只有雙翼齊飛,中華才能騰飛!