嫦娥之父：解密中國探月夢！

引言

不久前，由山東省社科聯、山東大學、齊魯晚報、山東博物館聯合主辦的齊魯大講壇上，中國科學院院士、中國月球探測工程首席科學家歐陽自遠做了題為《中國的探月夢》的演講。演講中，他介紹了中國正在進行的「嫦娥探月」計劃，以及向火星、木星發射探測器的一系列計劃。他表示，自己最大的心愿就是親眼看到中國有能力探測整個太陽系。

歐陽自遠，中國科學院院士、中國月球探測工程首席科學家。

這一撞撞出了月球

首先我得說說月亮。

為什麼地球的周圍只有一個月亮？幾百年來，科學家們做了無數研究。最近30年有一種理論得到了越來越多的證明。這種理論大致是這樣的：我們的地球在太陽系裡形成以後，大約在45億年以前，有一個火星大小的天體撞上了地球。這一撞，撞出很多的碎塊，這些碎塊在地球的外圍慢慢彙集起來，就形成了月亮。

同時，這一撞，還把我們地球的自轉軸撞歪了，留下了一個「殘疾」——地球歪了23.5度。但是這個「殘疾」太妙了，為什麼呢？假如地球的自轉軸是垂直黃道面直著自轉、又繞著太陽公轉的話，地球上每一個地方永遠只有一個季節；正因為被撞歪了，每一個地方離太陽的距離都是變化的，所以地球上才出現了春夏秋冬，這就是春夏秋冬的起源。

大家都知道，月亮給地球上的海洋帶來了潮汐的變化。此外，月亮還有一個功能。你看月球表面上全是大大小小的撞擊坑，大的直徑幾百公里，小的才幾米、幾十米，表面被砸得坑坑窪窪的。這是因為地球外面有好幾萬顆小行星，時不時地撞在地球上，而月球圍繞著地球公轉，它因此抵擋了很多本來應該撞到地球上的小行星。所以說，月亮是我們地球忠實的保衛者。

大家可能沒有注意到，我們看到的月亮永遠是半個月亮，永遠也看不到另半個月亮。為什麼？因為月亮按逆時針方向自轉，同時它又繞著地球公轉，它自轉一圈跟繞地球公轉一圈的時間相等，我們稱為「潮汐鎖定」，所以轉來轉去，你只能看到半個永遠是同樣的月亮，另半個月亮你站在地球上絕對看不到。

月亮究竟有多大？已經測出來了，月亮的表面積有3800萬平方公里，約等於4個中華人民共和國版圖的總和。月亮表面有一個特點，因為月亮的個頭特別小，它的引力不足以把大氣拴在它的表面，所以它的表面是真空狀態，一點空氣也沒有。

這就造成兩個後果：第一，沒有聲音的傳導，所以月亮上完全是一個死寂的世界，完全沒有任何聲響。第二，沒有溫度的傳導，如果站在月亮上，照著太陽的時候，溫度是零上120-130℃，而沒照著太陽的時候，溫度就是零下150℃到零下180℃。也就是說，一塊石頭被太陽照著的地方是零上100多℃，它的影子則是零下100多℃。

月亮上就是這麼一個極其惡劣的環境，所以月亮上沒有任何生命，也沒有一滴水。

爭相探測月球的原因

那麼，對於這麼一個月亮，我們為什麼還要花那麼多錢去探測呢？

1958年，美國和蘇聯這兩個超級大國為了爭奪空間霸權，曾在探測月球上展開了一場激烈的競爭。他們一共發射了108個探測器。整個探測過程中，一開始是蘇聯節節領先，但是到了上世紀60年代初，美國總統肯尼迪制訂了「阿波羅計劃」，最後實現了6次載人登月，一共有12名美國宇航員登上了月球。美國從月球上帶回了381.7公斤的月球樣品，使人類對月球有了全面的了解。蘇聯一個人也沒有登上月球，在這一場空間霸權的爭奪中，美國取得了最終勝利，獨攬空間霸權。

然而，從那以後，美國轉而致力於搞太空梭和國際空間站，一直到上世紀末，美國總統老布希又提出要「重返月球」。現在，提出計劃要探測月球的國家，包括美國、中國、俄羅斯、日本、德國、英國、法國、烏克蘭、奧地利、巴西、印度、韓國等等。目前的第二波月球探測高潮，一共發射了14個探測器，其中中國發射了3個，應該說在這一輪月球探測中，我們處於領先地位。

為什麼這麼多國家都要去探測月球？

第一，月球具有重大的軍事戰略地位，它是當代太空戰的新的制高點。

第二，月球有豐富的能源。月球有兩種能源，一種是太陽能。因為月亮上是真空狀的，沒有風、沒有雲、沒有雨，沒有任何建築物和人類活動，所以月球表面太陽能的能量密度比地球上大多了。

月球上還有一種能源原料。我們人類的終極能源不是核電站，也不是石油、煤、天然氣，而是核聚變發電，就是利用氫彈的原理在高溫下讓兩個氫的同位素氘和氚聚變發電。氚是一种放射性核素，氘和氚聚變反應後產生中子，不利於防護。科學家希望用氦-3來替代氚，但是地球上幾乎沒有氦-3，而月球的土壤里含有大量的氦-3。假如這種核聚變發電的能源原料能夠利用的話，全世界一年的總能源需求只要100噸氦-3就夠了，我們中國全年的能源需求只需要8噸氦-3，全世界人類社會持續發展的能源問題全能解決了。

第三，月球的環境非常惡劣，日夜溫差巨大、超高真空、無磁場、弱重力、宇宙輻射很強，但是它的環境很潔凈，很多產品的生產需要具備這種環境和條件，就可以到月亮上去生產。另外在月亮上可以觀測天文，可以做很多科學實驗，因為地球上創造不出這個條件。

第四，月球上的資源太豐富了，有鐵礦、鈦礦、鈾礦，還有很多稀土礦藏等等。

這就是目前世界上很多國家都爭相制定探測月球計劃的原因。

自力更生的「嫦娥探月」計劃

談到中國的月球探測，中國剛剛建國的時候沒有這個條件，因為我們一窮二白，沒有科技人才，沒有技術能力，也沒有錢。

1993年，我們開始對月球探測進行必要性和可行性的論證，結果論證了兩年，專家給的結論是：非常有必要、完全有可能。第二階段，又花了兩三年時間，我們制定了月球探測的發展戰略和長遠規劃。第三階段，對我國第一顆繞月人造衛星「嫦娥1號」進行深化論證，一定要扎紮實實，取得成功。為此，一共進行了10年的科學論證，非常艱難。

得知中國開始月球探測後，美國決定不賣任何一個元器件給中國，要封鎖和扼殺中國的「嫦娥探月工程」。此外，他們還限制美國的科學家到中國來，也禁止中國科學家去美國參加學術活動，我已經有14年被禁止進入美國。所以，我們只有一條路，這條路就是自力更生、艱苦奮鬥、自主創新。沒有別的路，我們中國人自己要爭口氣，咬緊牙關自己干出來。

2004年大年初二，溫家寶總理批准了第一次月球探測計劃。當時我們報的經費是14億元，剛好北京市宣布要建新的地鐵，每公里地鐵的造價是7億元。也就是說，我們中國第一次去月球，火箭、飛船、衛星的所有費用，再加上基礎設施的建設，還要培養出一支專業人才隊伍，總共才花費14億元，只相當於北京市修2公里地鐵的錢。最終，我們真的做到了這一切，沒有多花一分錢。

我向大家簡短說一說三次月球探測的情況。「嫦娥1號」是2007年10月24日發射的我國第一顆繞月亮飛行的衛星。它一共飛了一年零四個月，實現了全面、總體、綜合地探測月球。就像蘇聯「航天之父」康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基所說，「我們人類生活在地球上，地球是我們人類的搖籃，人類終將長大離開自己的搖籃，而走向太陽系的其他空間」。我們中國人發射了一二百個衛星，楊利偉、翟志剛等宇航員都上天了，但是我們仍然沒有離開搖籃，只是繞著地球轉，我們並沒有長大。而這一次，是中國人嘗試著第一次離開我們自己的搖籃，衝出地球，奔向月球。

「嫦娥1號」走了13天14個小時19分，行程206萬公里，終於到達月球。這段日子真是熬死人了，我們每天都擔心，怕它路上遇到什麼問題，最後它按照計划進入預定軌道，開始繞著月亮轉。我們中國人真的衝出了地球！

我們第一次到月球去，有很多事情別人已經干過了，比如說製作一張月亮地圖，中國人雖然去得晚，但也得做出一張地圖來。「嫦娥1號」飛離月面200公里高，用照相機拍攝，但我們的照相機不一樣，可以同時拍三張照片，一個往前看、一個往下看、一個往後看，連續地拍下來，這樣三張照片就可以構成立體的照片。衛星上還攜帶有激光測高儀，每一秒測一個月面的高度，飛行一年零四個月就可以測2000多萬個點，把這些點連起來就是立體圖，精確極了。最後，我們公布了一張全世界最好的月球地圖。

我們還做了一些別人從來沒有做過的事，比如用微波輻射計，測量月球表面的亮度溫度，計算月球土壤層的厚度、土壤的分布和氦-3資源的分布與總資源量。根據我們的探測，月球上氦-3的總資源量約為103-129萬噸，這是我們中國人第一個測出來的。

月亮上有個真正的廣寒宮

「嫦娥2號」是1號的備份，又做了很多改進。

「嫦娥2號」於2010年發射，直奔月球，4天半到達。飛離月球的高度是100公里，這個高度基本上就是貼著月亮表面在飛。照相機也改進了，像人眼一樣。根據它傳回的圖像，我們做成了一張解析度7米的全月球影像圖和三維立體圖，是當今精度最高、全球覆蓋的月球地圖，目前全世界都在用這張圖。

「嫦娥2號」完成探月任務後，又做了兩件工作。一是飛到離地球150萬公里遠的地方，到達日地引力平衡的拉格朗日L2點的位置，讓它打開全部儀器監視太陽活動與太陽爆發。它一共監視了235天，積累了大量科學探測資料。二是探測一個名叫「戰爭之神」的小行星，它很有可能於2029年撞向地球。「嫦娥2號」與小行星見面的位置離地球702萬公里，交會小行星的距離為860米，就那樣擦肩而過，拍攝到小行星的形狀、大小、表面結構和運動特徵。

現在「嫦娥2號」繼續繞著太陽在遠航，目前離我們地球大概有4億多公里，我們真的非常懷念它。根據我們的設計，它將於2029年再回到地球附近，我們祝福它一路平安。

「嫦娥2號」發回的全部數據，我們無償發給全國的高校、研究院所使用。一年以後，我們已經把全部探測數據上傳到網上給全世界的科學家下載使用，我們中國人也應該對世界有所貢獻。

「嫦娥3號」於2013年發射，它的任務是落月探測，它有一個著陸器、一個月球車，實現著陸器的就位探測與月球車的巡視探測的聯合探測。著陸器要四條腿平穩落在月球上，月球車能自己在月球上行走。因為我們在地球上完全來不及指揮著陸器精確選擇著陸位置，它真的是靠自己的智慧拍了4763張照片，最後選了一個較為平整的位置降落，它的周圍全是坑。著陸器著陸後，有兩個軌道搭到月球上，月球車就沿著軌道走向月面，「玉兔號」月球車的足跡刻在了月球上。

著陸器上攜帶有四台儀器，其中有兩台是國際上首次應用。我們在月球上用近紫外望遠鏡開展巡天觀測，有很多新的發現；在國際上我國首次應用極紫外相機探測地球空間的環境變化。月球車也攜帶有四台探測儀器，主要是測定月球表面的物質成分與結構；月球車底下裝有一台雷達，為什麼要安裝雷達呢？因為它在上面走，就能知道地底下分成幾層，是什麼構造，這也是世界上第一次。

月球車在第一天走了一段路，然後在那裡過了夜，第二天又幹了一點活，以後就完全不能工作了。我們本來計劃要讓它走10公里，結果沒有完成任務，我們一定會吸取這些教訓，不斷改進我們的工作。

但是無論如何，「嫦娥3號」實現了前所未有的突破。現在「嫦娥3號」著陸的這塊虹灣地區，我們已經向國際上申請並得到了批准，被命名為「廣寒宮」，所以月亮上有了一個真正的「廣寒宮」。

中國應該有能力飛得更遠

我們國家提出2020年要全面建成小康社會，中國要進入創新型國家的行列；2030年我們要進入創新型國家前列，2049年我們要成為世界科技的強國。

在中國共產黨成立100周年，也就是2021年以前，我們將完成三項任務，迎接第一個100年的到來。

第一，2017年年底要發射「嫦娥5號」，實現首次地外天體自動採樣返回，首次在月球表面自動採樣，首次從月面起飛，首次在38萬公里外的月球軌道上進行無人交會對接，首次帶著月壤以接近第二宇宙速度返回地球。

「嫦娥5號」將攜帶軌道器、返回器、著陸器和上升器，總重8.2噸，由長征5號火箭運載，進入奔月軌道，實施月面軟著陸。它將在月面進行電鏟鏟取月壤樣品，自動鑽孔獲取月壤和月岩碎屑樣品，安全放置在返回器內。上升器將返回器帶入近月空間，然後返回器與軌道器交會對接，軌道器攜帶返回器返回近地空間，釋放返回器再入地球大氣層。為了讓返回器安全進入地球大氣層，我們採用半彈道返回方式做了試驗，當返回器進入大氣層後，讓它跳出地球大氣層，再進入地球大氣層，返回器的溫度就降低了，速度也降慢了，這非常像用石塊在水面上打水漂的動作。最終，所有的月球樣品將完好地降落在中國的國土上。

第二，2018年，我們要完成一個更艱難的任務，就是發射著陸器和月球車到月球背面，實施人類歷史上第一次對月球背面的探測。由於月球背面的特殊環境，還要發射一個軌道器到拉格朗日L2點，擔負中繼星的任務。在完成了這些任務之後，我們能夠到達月球、軟著陸月球和安全返回地球，才能完全有把握使中國的航天員登上月球並安全返回地球，進一步建設月球基地，開發利用月球。

第三，要去探測更遙遠的天體。中央領導多次表示希望我們飛得更遠，要探測太陽系更遙遠的天體，因此我們制訂了太陽系的探測計劃。我們要探測太陽系裡到底還有沒有生命，行星到底是怎麼起源的，我們能不能在太陽系裡找到一個星球改造一下，讓它變成第二個地球。目前唯一的選擇就是火星，2020年我們將首次探測火星，發射火星軌道器和火星車，實施火星衛星和火星車的天地聯合探測火星。

2021年以後，我們還要探測地球周圍的近地小行星，實施小行星採樣返回；開展火星採樣返回；木星和木衛4探測以及行星際穿越探測。

總而言之，我們中國應該飛得更遠，我們也有能力飛得更遠，我們一定要為中華民族的偉大復興作出新的貢獻，也要為人類社會的持續發展作出更大的貢獻。

作者簡介：

歐陽自遠，中國科學院院士、中國月球探測工程首席科學家。

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