歐陽自遠院士暢談中國嫦娥探月計劃

歐陽自遠院士發表演講

　　12月2日，中國科學院院士、第三世界科學院院士、國際宇航科學院院士、中國月球探測工程首席科學家歐陽自遠先生在中國科學與人文論壇，發表了題為“中國嫦娥月球探測計劃”的演講。本場報告會是中國科學院研究生院和高等教育出版社共同主辦的“中國科學與人文論壇”的第107場報告會。

　　歐陽自遠院士首先從月亮的別名談起，指出探測神秘的月球自古就是中華民族的夢想。接著他又簡要回顧了世界各國月球探測的歷程和成果，并講述了人類重返月球探測的幾點緣由。歐陽自遠院士還指出了我國月球探測的背景和計劃，詳細闡述了我國月球探測第一期工程（嫦娥一號）的進展和成果，并對第二期、第三期探月工程作出了展望。

　　神秘的月球：“僵死”的星體

　　自古以來，月球在人們的心目中似乎就披著一層神秘的面紗。“我國自古以來有嫦娥奔月的傳說。其實除了我們中華民族以外，世界上各個民族都有月亮神的傳說。所有的月亮神都是女性，代表了人類對女性的崇敬和對于女性的依戀。”歐陽自遠院士給聽眾展示了日本、羅馬的月亮女神的圖片。但是，他認為月球并不神秘，“月球表面的環境最大特點是真空，這樣就產生兩個結果，第一就是沒有聲音傳導，因此在月球上是聽不見任何聲響的；第二就是沒有熱的傳導。所以在月球上有一個奇怪的現象，凡是能照到太陽的地方溫度高達110到130攝氏度，而沒有太陽直射的地方則可以低到零下130到零下150攝氏度。”

　　歐陽自遠認為，月球是可以被認識的，并且人類已經對月球取得了一些認識。他以月球演化歷史為例，指出月球是一個古老的“僵死的”星體。月球的“地質時鐘”停滯在31億年之前，這對研究地球早期和地球未來的演化歷史具有重要意義。

　　談到月球的能量時，歐陽自遠舉了一個非常形象的例子：“日本一位科學家建議給月球系一個腰帶，將太陽能輸送到地球就可以解決地球的能源問題。因為只要系一個全球性腰帶就永遠有半個球暴露在太陽之下。哪怕地球人口增加到100億，這樣的能量還是綽綽有余的。”

　　人類掀起重返月球新高潮 中國17年前開始論證

　　進入二十世紀以來，人類對于月球的探測大致可以分為三個階段。第一個階段是1958年到1976年掀起的探月高潮，第二個階段是1976年到1994年的寧靜期，而從1994年以后，人類又開始重返月球，重新掀起一場探測月球的高潮。究竟是什么原因讓人類重新對月球探測產生興趣？究竟是什么原因促使我國把探月工程擺在優先發展的戰略地位？

　　其實這也是歐陽自遠想為聽眾解答的問題。早在報告會一開始，歐陽自遠就提出了這一問題：“中國還是一個發展中國家，應該說我們要全面建設小康、構建和諧社會，我們西部要大開發、東北要振興、中部要崛起，有那么多貧困人口沒有解決，你怎么瞎折騰去搞月球探測？人家已經做了100多次了，中國再上去能干什么呢？”對于這個問題，歐陽自遠有著自己的理解。

　　人類重返月球的第一個原因就是月球上有著豐富的資源。這些能源中不但包括太陽能，還包括可控核聚變發電能源等。歐陽自遠認為，氦—3可以作為可控核聚變的能源，而月球上氦—3儲量豐富，“至少可以提供整個人類今后幾千年甚至上萬年的能源需求，這就是為什么人類要重新認識月球和探測月球。”

　　人類重返月球的另一個重要原因是開發利用月球特殊的環境。月球重量只有地球1/6，沒有污染，沒有磁場，因此可以生產許多地球上無法生產的產品。此外，歐陽自遠還指出，人類重返月球的一個不可忽略的目的就是占領軍事制高點。他指出：“中國必須具備一種能力，否則對于月球各種各樣的利益，中國就沒有話語權。”

　　其實早在17年前，中國就開始了月球探測工程的論證。歐陽自遠回憶說：“從1993年起，我們就向國家提出我們能不能探測月球的問題。國家要求我們提出開展月球探測的必要性和可行性論證，論證了3年，我們的結論是中國完全有本事搞。”之后探月工程的論證進行得非常順利。1999年歐陽自遠和他的同行們完成了《中國開展月球探測的發展戰略和長遠規劃》，并提出了現今被廣泛接受并作為立項目標的“繞、落、回”三步走設計思想。

　　2003年，兼具地質學和核物理雙重專業背景的歐陽自遠被任命為月球探測工程首席科學家。“2004年溫家寶總理親自批準了我們首次月球探測。我們當時向國務院報告的總經費14億人民幣，我說相當于北京市修2公里地鐵的全部經費，我們就可以建設全球月球探測的基礎設施。”

　　“前有阻擊，后有追兵”：希望寄托在年輕一代身上

　　對于我國在空間科技領域面臨的形勢，歐陽自遠有著清醒的認識。他用八個字來形容我國的處境，“前有阻擊，后有追兵”。

　　歐陽自遠把目光聚焦到了美國的空間發展計劃上來，指出美國的計劃是繼2008年將無人駕駛的探測器送上月球之后，在2015到2020年之間讓美國宇航員重返月球，并在那里建立美國的月球基地。繼而以此為跳板，在2030年后將宇航員送上火星乃至更遙遠的宇宙空間。“美國有三個目標，第一保持美國空間科技的引導地位，第二控制未來的能源，第三占有能源的優勢。”

　　與之對比，俄羅斯、印度等國也都制定了各自的登月計劃。俄羅斯計劃利用10年時間（2010-2020年）探索月球資源，并在2020年至2050年實現載人登月并建設常設基地。而印度媒體則認為，隨著經濟發展、衛星發射技術的成熟，印度將在2012年實現月球軟著陸，2020年實現載人登月，將比中國早4年，可以奪回主動權。

　　面對“前有阻擊，后有追兵”的形勢，歐陽自遠把希望寄托在了年輕一代的身上，“我們嫦娥1號的任務是全球性、整體性的探測月球，我們要建設全部的基礎設施、工程設計，還要培養一批嫦娥工程的人才。這批年輕人是完全值得信賴的，他們一定會挑起重擔，而且會比我們這幫老頭子做的更精彩！”

　　歐陽自遠院士強調，在探月一期工程實施的過程中，我國曾遇到過四個方面的難題。“第一個難題是軌道怎么設計？衛星第一次跑38萬公里外的太空，我們還沒有相關經驗，就先讓衛星繞地球旋轉，然后再不斷的加速，穩抓穩打，積累經驗。”據歐陽自遠介紹，一期探月遇到的第二個難題是三軸穩定的問題，由于太陽、地球、月球相對位置隨時都在變化，所以計算難度非常大。第三個難題就是38萬公里的遠程精確測控。歐陽自遠和他的團隊經過科技攻關，終于找到了解決辦法：“我們在北京、上海、昆明、烏魯木齊建立了四個觀測點，這樣我們就有四個三角形來精確布控。”除此之外，還有一個關鍵問題需要解決，那就是38萬公里的數據接收問題。“無線電傳輸的能量衰減非常厲害，我們經過很多技術改進，這個問題完全解決了，用40米和50米天線直接接受數據，非常成功！”

　　中國探月工程分為三個階段：探——就是無人探測；登——就是載人登月，精細探測月球；駐——就是常駐月球，并建立基地，開發利用月球資源。

　　歐陽自遠介紹說，嫦娥二號的使命是演習嫦娥三號要完成的各種動作，所以是嫦娥三號的先導星。嫦娥二號的科學目標主要是獲取月球表面的三維影像，探測月球物質成分，探測月壤特性以及探測地月與近月空間環境等。

　　據歐陽自遠介紹，嫦娥二號傳輸的數據量非常之大，其速度可達每秒12兆。嫦娥二號上裝備的相機有兩個視角，非常像人的眼睛，盡管相機只有數碼相機那么大，但拍出來的照片非常清晰。

　　根據歐陽自遠提供的圖片，嫦娥三號著陸器采用反推技術進行軟著陸。“因為月球是真空，沒有大氣層，所以不可能用降落傘降落”，歐陽自遠說。著陸器會自己選一塊比較平坦的地方，開始反推，最后降到4米左右的高度自己掉下來。

　　此外，嫦娥三號也存在著一些難題。例如，月球表面夜晚時溫度很低，所有儀器都會凍壞，而月球一個晚上相當于地球上半個月，所以對蓄電池的要求很高。目前要解決的問題就是要研制出能夠長期連續工作的原子能電池。

　　“中國人不僅能夠降落在月面，我們還要在月面上用著陸器挖掘周圍的土壤，選擇一些地方打鉆、取樣，然后把所有樣品裝回返回倉。”歐陽自遠說。

　　歐陽自遠說，探月工程第三期需要發射的東西太多、太重，因此對火箭的運載能力提出了進一步的要求。新型火箭——長征5號現在已經在天津濱海新區研制。此外，火箭較大的直徑也增加了運輸的困難，只能采用海運，因而我國在海南建設了現代化程度最高的大型發射場。

　　對于中國探月工程的未來發展，歐陽自遠充滿了信心。“探月工程第三期將證明，中國人第一能夠到月球，第二能夠降落在月球，第三還能安全返回地球。把這三部分做完了以后，我們要把中國宇航員送上月球，要實現載人奔月，甚至進一步建設月球基地。”