欧阳自远：中国的探月梦

欧阳自远 中国月球探测工程首席科学家

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中国为探测月球准备了35年，直到1993年探测条件基本成熟，我们才向国家请示是否可以实施，国家同意先行论证。第一阶段论证必要性和可行性，耗时两年；第二步论证发展战略及长远规划，花费两三年时间；第三阶段，论证技术要求是否都能满足，又需要研究两三年时间。再加上其他科研问题，前后我们一共论证了十年。

2004年1月23号，我国的探月计划第一次被批准了，当时申报的经费是14亿人民币。我简要向大家介绍一下“嫦娥工程”的情况。“嫦娥工程”不仅要建设与探月相关的全部基础设施，还要培养出一支工程队伍。截止目前，我们虽然发射了一百多个卫星，我们的宇航员也成功的飞上了太空，但我们始终没有摆脱地球的控制，一直是绕着地球转。航天之父康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基曾经预言“地球是人类的摇篮。人类绝不会永远躺在这个摇篮里，而会不断探索新的天体和空间。”嫦娥工程是中国人第一次设想离开自己的摇篮，因此我们的设计特别小心谨慎。

最先发射的嫦娥一号是一个卫星，我们先让它环绕地球转上三圈，接着冲出地球奔向月球，直到它被月球“抓住”，最后再慢慢调整轨道。为什么要先发射卫星呢？卫星绕着月亮飞，月亮在里面转，一个月的时间它就绕着月球转了一圈，把整个月球包括正面和背面在内全都给探测了一遍。

那么如何监测“嫦娥”呢？我们已有的很多测控站，包括远望号测量船，都因为距离太过遥远的原因测不准“嫦娥”。为了更好的监测“嫦娥”，我们新建了两台射电望远镜，分别是昆明40米直径的和北京密云50米直径的，大概有六个篮球场那么大。再加上之前上海和乌鲁木齐已有的两台射电望远镜，四台射电望远镜在中国的国土上张开一张网，数据由38万公里外的嫦娥一号直接传送到昆明和北京，这样我们就可以实现准确的监测了。

作为我们国家对月球的首次探测，嫦娥一号有很多工作要做，有许多科学目标要达成，其中包括其他国家早已做过的工作。比如，一张地图，别人或许做过十几个版本了，但我们要争取做一张更精准的。还有其他国家没做过的工作，我们更要积极探索。本着这样的初衷和要求，嫦娥一号自发射开始一直在规规矩矩的执行使命，历时13天14个小时19分，行程206万公里到达月球，接着保持距月表200公里的高度绕着月球飞行，并打开相机拍照。照相机在同一个位置会拍三张照片，镜头分别朝前、朝下、朝后，在飞行过程中，三张照片会被衔接起来。为什么要这样拍呢？因为想得到立体的照片。人有两只眼睛，看东西是两个视角，组合起来看到的才是立体的画面，那么三个视角就更加全面立体了。凭借这个办法，我们得到了全世界最棒得月表地图。另外还有一台测高仪器，在飞行的过程中它每秒都会测量一次当时的高度，最终得到了两千多万个高程点。把高程点连接起来就成了立体图，我们据此做了很多张立体图。还有三台专门用来测成份的仪器，它们负责对月球土壤中的矿物、化学元素组成等进行分析，据此我们可以换算出土壤的厚度，氦-3含量的多少及分布情况。测算出的月球上的氦-3总含量大概是103-129万吨，如果能得到有效利用，真的能解决全人类未来上万年的能源需求。

嫦娥一号一共飞行了一年零四个月，期间完成了大量的数据采集、测算和传输工作，当能量耗尽时它就会自己掉落到月球上，所以我们决定为它选择一个地点，主动撞下去，撞到丰富海地区。整个撞击过程通过立体照片被记录了下来，嫦娥一号从距月表15公里开始拍照，一直到撞上月球。嫦娥一号撞月球以后全体参与工程的人员都非常伤心，这是大家的心血呀！它最后撞得粉身碎骨埋葬在月球上，像英雄一样，报效自己的祖国。在为它感到骄傲的同时我们也下了一个决心，以后再也不允许它的后继者撞了，所以后续的“嫦娥二号”命运要好得多。

我们把嫦娥一号的全部数据无偿地提供给全国的高校和研究院所，凡是有需要的人都可以去下载，第二年，外国人也可以随意使用。细节就不再过多赘述了。

“嫦娥二号”是“嫦娥一号”的备份星，万一一号失败了二号还可以顶上去。在一号圆满完成任务的情况下，二号在2010年也发射升空了。这次我们胆子大了，直奔月球，原先花了十三天，现在只要五天就到了。探测考察时“二号”离月表距离更近，飞行高度100公里，相机经过改造之后可以像人眼一样地去拍摄。从它拍摄的照片中我们能清晰的看到月表上大大小小的坑洞，光是公里级（直径几公里）的就有三万多个。许多坑洞的底部有粉尘积聚，还有一个个小坑洞，说明后来又被其他小天体砸到过。之所以能观察的那么仔细，得益于“嫦娥二号”搭载的相机功能特别强大。最后我们对照片进行汇总，得到了一张分辨率可达七米的地图。也就是地球上直径大于7米的东西搁在月球上，它的图像一定能清晰地被“嫦娥二号”捕捉到。在这张图上月球的每一个细节都清晰可见，可惜的是只有电子版，要是做成纸质的要比一个足球场还大。

这张图一经公布之后还产生了意想不到的反响，很多网友来信质问我们为什么要隐瞒重大事项。据来信者称在许多书里读到过月球的背面有外星人，他们建设了基地生产武器，监视地球之类的内容。还听说阿姆斯特朗登上月球以后，外星人对他说要让人类珍爱生命、远离月球。根据嫦娥一号、二号的探测结果，我回应他们说没有在月球上发现外星人的踪迹，如果他们有图片作为凭证的话可以发给我，我来帮他们判断。结果就是收到了一大堆图，每一张图我都能从探测资料里找到原图，最后发现全是PS处理过的假照。比如有一张阿波罗十六号宇航员在月球采样的照片，人物和人物前面的景观都是真实的，后面则被加入了村庄和群山等景物，然后生生被说成是外星人制造武器的秘密工厂。还有一张更离谱，说是在百慕大消失的飞机出现在了月球上，被外星人劫持了，飞机把月表砸出了一个大坑。那个坑我很熟悉，探测的时候测量过，直径有90公里，飞机怎么可能砸出那么大的坑？再说月球属于真空环境，飞机是利用空气动力学才能飞行的，到了月球上根本没法飞。所以现在网络上、书籍里面流传的那些有关外星人的照片几乎全是假的。

人家经常问我对外星人是怎样一种态度。第一，我希望有外星人。如果整个宇宙中只有地球上的人类是具有高等智慧的生命，那我们就太孤独、太寂寞了，不知道自己来自何方，更不知道人类未来要去往何处。假如有更高等级的文明存在，他们或许可以给我们一些指点。第二，银河系只是一个很小的星系，太阳系就更小了，光是在银河系里像太阳一样的恒星就有两千亿颗，谁也不敢说这两千亿颗恒星中只有我们的太阳系有地球这样的行星，有人类这样的生命。整个宇宙中又有多少亿个像银河系一样的星系？所以外星人是可能存在的。2004年，贵阳的一片松树林在一夜之间全部被拦腰截断，这可能是我们国家关于外星人造访地球的传闻中最有名的一个。外星人也喜欢搞恶作剧吗？把松树砍得一般高？当时我刚好在贵阳，就请气象学会去作了调查。结果表明这是一种叫“下击暴流”的气候现象造成的，这种现象会带来强风。当地老百姓取松油时在每棵松树的树干上都留下了一道深深的刀口，强风来时，树自然从刀口处齐刷刷的折断了。还有大家经常听说的外星人岩画、麦田怪圈等，这种传说几乎每年都有，我把它们汇总起来并找到了两个共同点。第一，麦田怪圈出现的时机一定在旅游季节；第二，一定是在某个旅游区的周围。说白了外星人一夜之间的创作不过是吸引游客的噱头，麦田怪圈的景观全是人造的。

其实一直以来人类都希望能跟外星人取得联系。1972年，美国发射的航天探测器就曾试图寻找外星人。探测器上有一张简洁的示意图，表明我们处在太阳系的第三个行星上，是地球上最特殊的生物，有男、女两种性别，除此以外还有许多密码及其他信息。到目前为止飞得最远的探测器“旅行者一号”已经离开地球180亿公里，它记录了55种语言的问候语，包括汉语的“你好”。55种语言轮流在探测器上播放，另外还有90分钟的音乐，中国的《高山流水》和《茉莉花》也被收录了进去，希望外星人能够喜欢，可惜从来没有得到过回应。在这里有一点需要跟大家说明，十九世纪末意大利马可尼发明了无线电，人类从此可以用光速传播信息，他发出的第一束无线电波到现在为止走了多远呢？115光年。银河系有多大？直径10万光年。以整个宇宙来看，马可尼发出的信号现在还在距离地球很近的地方，远没有走出银河系。目前人类发现的与地球相似度最高的宜居星球开普勒-452b距离我们1400光年,也就是说以无线电光束的传播速度，从地球到那里要1400年。1400年前，我们看到的452b很适合人类居住，现在还是不是那个样子就不一定了。人类最快的火箭飞一光年需要两万多年，本世纪内我们想飞出太阳系是不可能的。理论上还有光子光速火箭、虫洞跳跃等办法，但实际上人类现在还远没有那样的科技水平。要达到光速的物体质量必须接近于零，目前只有光子符合这个质量条件，如果人想实现空间穿越，必须先转换成光子，到了几万年光年之外重新组合成一个人，这可能吗？至少以我们现在的技术是绝不可能的。现在中国造了全世界最大的天文望远镜，它有一个职能就是分辨是否有来自外星人的信号，以目前的技术手段最多也只能做到这一点。

“嫦娥二号”只用了半年时间就完成了既定的月球探测任务，接着我们下达指令让它飞到离地球150万公里远的拉格朗日2点上打开仪器，监测太阳。这项工作持续了235天，期间积累了大量太阳活动的数据和证据。后来，在用望远镜观测星空的过程中，我们发现了一颗小行星，将它命名为“战争之神”，并预计它将在大约2029年撞击地球。鉴于不知道这颗行星的大小和具体情况，我们就又把“嫦娥二号”派去跟战争之神见面了。根据要求，嫦娥二号要飞行700万公里，在与“战争之神”擦肩而过的瞬间对其进行拍照记录。“擦肩”的距离必须控制在一公里以内，不能太近也不能太远，否则就会拍不确切。700万公里远的行程，最后与该行星保持1公里以内的相对距离，这需要相当高超的技术掌控啊！最终嫦娥二号做到了，在距离“战争之神”860米的时候与其擦肩而过，一瞬间就把小行星的大小搞清楚了，行星上的几座大山在照片上也看得很清楚。现在嫦娥二号已经飞离地球大约两亿多公里了，这个人造小天体像八大行星一样绕着太阳在飞行，如果一切顺利的话，经过漫长的旅行，2029年它可能会再次回到地球附近。我们祝愿嫦娥二号一路平安。

“嫦娥三号”是2013年12月发射的月球软着陆探测器，由四条腿的月球探测器和月面巡视探测器（月球车）两部分组成，两个部分都需要在月球软着陆。按照我们的设计，探测器被月球捕获后开始调整轨道，在距月表15公里的时候到达指定地点的上空，我们管那个地方叫洪湾，这个过程预计用一个星期来完成。逐渐接近月表的时候，本来要先着陆在红旗上，没想到它第一天就正式着陆了。

在月球上着陆有一定的危险，如果不是软着陆就会直接砸在月表上摔得粉身碎骨。月球属于真空环境，降落伞毫无作用，所以探测器下面一定有一个发动机把它往上推，卸掉一部分下坠的力，让它缓慢地下落。下降到一定高度的时候要暂时停止移动，寻找合适的着陆地点，探测器的四条腿无论哪一条砸到月表的坑洞里去都会造成前功尽弃的后果。着陆现场的照片资料无法回传，因为照片传输到地球至少要1.3秒的时间，来回2.6秒，有这个时间它早就已经落下去了，因此探测器必须智能判断出合适的着陆地点。从距月表100公里的高度开始，我们要求“嫦娥三号”每下降100米就停下来一次，边拍照边选择安全的着陆点，直到顺利软着陆月面。整个过程中它一共拍了4673张照片，每次停下来在同一个高度挪来挪去的轨迹我们都捕捉到了，这说明很难找到一个适合的着陆点。最终嫦娥三号在一个四平方公里的地方顺利着陆了，起先我们以为很平，其实真的不平，里面有一万多个大大小小的撞击坑，嫦娥三号的四条腿能够都落在平地上实在是太秒了。

着陆器着陆以后要把两根轨道搭在月球上，轨道成功搭建后着陆器会炸开锁住月球车的各种锁，让月球车自动沿着轨道向下走，就这样，月球车的六个轮子在月面上留下了清晰的轮印。然后我们让月球车转过头来给着陆器拍照，再让着陆器给它拍照，以证明“嫦娥三号”成功软着陆。从我们实拍的照片资料中可以看到，在月亮上看地球就像在地球上看月亮一样，都是弯弯的。

习近平总书记曾这样评价过嫦娥三号：“嫦娥三号任务圆满成功，为我国航天事业发展树立了新的里程碑，在人类攀登科技高峰征程中刷新了中国高度。我们把‘玉兔号’的足迹刻在了月球上，也把中华民族非凡的创造力刻在了人类文明发展的光辉史册上。”

着陆器上有四台仪器，其中两台是国际上首次在月亮上使用的，一个是天文望远镜，一个是用来观察地球的仪器。月球的夜晚有半个月那么长，所以在月亮上观星一次可以看很久。我们借助这个优势发现了很多变星。变星指的是亮度与电磁辐射不稳定，经常变化并伴随着其他物理变化的恒星，与太阳这种亮度几乎固定的恒星有所区别。另外从月亮上观察地球，整个地球都会呈现在人的视域内，能够更好的把握地球周围环境的变化，比如等离子体层（近似于环状的电子浓度相当高的区域）的变化。月球车上也安了四台仪器，包括粒子激发X射线谱仪等，有创举意义的是月球车上放置了雷达。月球车在月面上移动的时候，我们就可以知道月球地底的分层和结构，这是人类尚未得到的信息。比较可惜的是月球车只有白天能正常工作，到了晚上气温特别低，熬过长达半个月的夜晚以后，第二天月球车又工作了几个小时就不听指挥了，只有着陆器还一直坚守在自己的岗位上。

有一个好消息要告诉大家，我们国家向国际申请将嫦娥三号落月的地方命名为广寒宫，已经得到了批准，现在月亮上真的有广寒宫了，以后全世界都要把这个地方称为广寒宫。另外，中国古代还有28宿，我们用28宿把“广寒宫”周围巨大的撞击坑也分别命名了，并且也得到了国际上的认可。

下一步我们要到月球上去采样，预计会派出四个探测器，总重8.2吨，现有的火箭都带不动，所以我们在天津造了长征五号大火箭。大火箭的尺寸太大了，比火车隧道还粗，用火车没办法运输，只能靠水运从天津运到海南，到时候从文昌发射。嫦娥五号的任务是把样品带回地球，整个过程没有人的介入，全部自动取样。着陆器上装有钻机，可以自动打钻，取出圆柱形的样品后装到火箭顶上的返回舱里。最难的一点是地月间有38万到40万公里，这个距离是不固定的，返回舱必须要跟绕着月亮飞行的一艘飞船自动对接才能返回地球。返回舱上没有人，那么远的距离用望远镜又观测不到，整个过程都是在不可见的状态下进行的，好在这些技术难题最终都被我们克服了。现在还有一个难点无法解决，返程中返回舱在高速状态下会燃烧起火，如果里面有人将会把人活活烧死。我们想到了一个办法，就像小孩子打水漂一样，随着跳跃次数的增多，石子的速度越来越慢，我们设想让返回舱在大气层里打几个“水漂”，以此降低它的速度。因为这种设想没有足够的把握，我们发射了一个返回舱和一个卫星来作实验验证，这是一个复杂的过程，大体是让飞船把返回舱扔进大气层，然后返回舱跳出来，飞一段时间再进去，经过南半球、非洲、印度洋及巴基斯坦、印度、西藏等地区，最后着陆在内蒙古四子王旗大草原上。实验结果是成功的，这意味着我们可以把样品成功带回来，也可以把人送上月球安全带回来，这是嫦娥五号探测器的采样返回计划。在这之后，我们还要将月球车着陆器着陆在月球背面，那里还从来没有过人类的足迹，要怎么操作呢？最大的技术难题是月球背面处于人类的视觉盲点，在地球上看不到，也不能通讯，所以要先发射一个卫星绕月球飞行。卫星飞到月球背面给月球车和着陆器下达指令，同时把它们的数据收集起来，等飞到正面的时候跟地球取得联系、报告情况，转到背面再去指挥。这种方法的技术难度和变数非常大，后来我们用另一个更加方便稳妥的方案替代了它。地月拉格朗日2点（拉格朗日点：在两大物体的引力下，能使小物体稳定的点）刚好处于月球的正背面，距月球6.8万公里，在L2点上既可以看到地球又能看到月球。通过建立空间中转站，我们可以把人造卫星留在L2点，使地、月能够取得联系，从而有效的指挥月球背面的着陆器和月球车展开工作。如果实现了，我们将会实施许多迄今为止人类都没有实施过的探测项目。

（根据宣讲家网报告整理编辑，

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责任编辑：杨雪

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