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“嫦娥之父”欧阳自远:中国将带头开启火星探测

“嫦娥之父”欧阳自远:中国将带头开启火星探测

网易科技《科学大师》第09期,专访中国科学院院士,中国月球探测工程领导小组高级顾问,首任月球应用科学首席科学家,中国天体化学领域的开创者欧阳自远。


本文来自微信公众号:网易科学人(ID:WYKXR163),作者:章剑锋,策划:杨霞清、张祖韬、郭浩,原标题为《探月工程首任首席科学家欧阳自远:人类完全有可能规避小天体撞击地球》


他是谁


欧阳自远,出生于1935年,中国科学院院士、第三世界科学院院士,中国月球探测工程领导小组高级顾问,首任月球应用科学首席科学家,中国天体化学领域的开创者,从事地球与行星科学研究60多年。


通过对月球和行星探测成果的系统研究,对中国开展月球探测的意义、必要性与可行性、发展战略与规划、科学目标和有效载荷配置等提出了切实可行的有创新意义的方案与建议,牵引出中国绕月探测工程的国家立项。组织、设计了中国首次月球探测的科学目标与载荷配置方案;具体组织、设计中国月球探测二、三期工程科学目标与载荷配置方案,通过了国家中长期规划的综合论证,纳入了国家中长期月球探测规划。


他的观点


一、 这是人类第一次实现探测器造访月球背面,将为科学工作者提供月球背面低频射电天文学、空间环境科学和月球演化学的新研究平台,将获得一批重大的原创性科研成果。


二、从嫦娥一号到嫦娥五号,我们既可以去月球,也可以落,还可以安全回来。我们中国的航天员将来一定能够到达月球并安全返回地球,我们甚至要建立月球的科学探测基地。


三, 在国际上的第二次月球探测高潮中,我们中国真的应该是做得最好的。


四, 2020年我们将发射一个火星探测卫星,一个火星车在火星表面开展巡视科学探测。实现天地联合探测火星,在火星上,我们要实施的科学目标中,有些别人还没有干过。


精彩时刻


讲演时间紧张到掐分掐秒,上一位嘉宾还没有完全走下来,主持人还没有开始说串场词,出于节约时间需要,欧阳自远提前离开嘉宾席,上到讲台边候立。等到主持人介绍到他的时候,早已做好准备的欧阳自远,提起十足的劲头,面向全场深深地鞠上一躬。


没有慢悠悠登场的作派,83岁著名科学家的举止和风度,在这一幕细节中,得到了生动、平实又颇为有趣的传递。


这是12月1日,在北京一个论坛上,网易科技记者头一次见到的欧阳自远。


杖朝之年,欧阳自远中气充沛,嗓音浑厚亮堂,大开大阖又不失趣味的讲述,时不时会引起听众的笑声,而他的那份严肃、认真与豪迈,也在言语和神情间洋溢着。


一周之后,嫦娥四号在西昌发射升空,奔向月球,将代表人类跨出新一步——软着陆月球背面。


当网易科技记者再度联系到欧阳自远的时候,发现他并没闲着,正在西昌现场,密切关注着嫦娥奔月的动态信息。


老先生向网易科技记者形容,自己是忙得“没有一点点时间”顾及其他的事情了。


欧阳自远是中国天体化学与地球化学家,中国探月工程首任首席科学家,在外界有“嫦娥之父”的美誉。


上世纪五十年代开始,他选择从事当时十分冷门的地外物质和比较行星研究,是国内率先进行这方面研究的科研工作者。此后,学过地质、学过核物理的欧阳自远又应国家战略需要,参加到重要的一项科研工程——中国的地下核试验,承担地下核试验选场、防止地下水污染和试验前后的地质综合研究。


1978年,欧阳自远又接到了一项新的贯穿毕生的任务——月球科学研究。


当时的美国总统卡特派他的国家安全事务顾问布热津斯基为代表,向中国赠送了两件他们的探月礼物:一面中国国旗,一小块月球岩石。中国提出,希望中国科学家也能研究看那是不是月球上的石头。当时唯有欧阳自远因为搞过陨石等地外物质研究,沾点边,于是顺理成章被找去领了任务。


“空间时代的到来,是我们人类必然会走向的一个康庄大道,也是科技发展的一个重要的领域。我们中国也一定会进入空间时代。”


回顾那段大国争雄的时代,欧阳自远这样说道。


比之于当年的两手空空、有心无力,今天的中国,已经向深空探测迈出了实实在在的一大步。台前幕后,少不了欧阳自远等第一代各领域航天科学家的推动。


1990年代之初,在孙家栋、欧阳自远、姜景山等一批科学家的极力动议下,中国的探月科研逐渐进入到实质的筹备阶段。


2004年,国家正式立项,公布了向月球进军的实施方案。欧阳自远参与并指导了方案、科学目标及相关规划的制定,并以首任首席科学家的身份伴随了嫦娥一号、二号、三号、四号问世、探月的全过程。


如今,尽管首席科学家一职由更年轻的后辈接手,但他还是中国探月工程领导小组的高级顾问,并没有完全从工作岗位上退下来,很多重要事项,都需要他参与。


此外,每年他都会出现在全国各地的学校、科技馆等场合,向社会、向公众一遍又一遍讲述中国的探月事业。他告诉网易科技记者,自己平均每年要做53场科普报告。


今年上半年,欧阳自远曾明确讲到,中国今年底将发射着陆器和月球车,实现人类探测器首次软着陆月球背面,开展科学探测。


科学家不爱信口开河,发言讲求依据。欧阳自远的预言,显然是基于幕后不为人知的反复论证和严谨试验、以及前面数次探月的实践。根据中国的月球探测长期规划,且得益于众多科学家的支持,探月的每一步迈出,都有其前瞻性准备。


不止一次,欧阳自远说道,“中国要飞得更远,我们要探测整个太阳系。”


嫦娥四号、五号承担着什么样的高难度任务,中国将如何通过探月实践,一步步走向更远的深空——嫦娥四号成功发射并进入月球轨道后,终于可以稍加歇息的欧阳自远院士首度接受了网易科技的专访,让我们听听他的讲述。



月球背面到底有什么秘密?


网易科技:这次嫦娥四号是要登上月球背面,为什么要选择背面?


欧阳自远:因为宇宙空间有各种频段的电磁波信息,特别是低频长波电磁波,由于地球的电离层的干扰,地球接收不到。很多宇宙空间的低频、甚低频的重要信息,我们人类一点儿都接收不到,是地球的电离层的干扰,不但干扰了我们整个的地球,把月球的正面也干扰了。月球背面有月球正面的阻挡,所以科学家梦寐以求地希望能够在月球背面接受这部分重要信息,这是唯一的一个地方,所以我们一定要到月球背面去。


对月球正面的研究信息告诉我们,月球正面的岩石记录了月球从距今41亿年到30亿年的月球内力作用的演化历史,就像考古一样,有墓葬、有记录。但是早于40亿年前,也就是自45亿年前月球形成后到41亿年的最古老的内力作用演化历史,在月球正面难以得到。大约在40亿年前,月球背面遭受到一个巨大的小天体撞击,砸出了一个直径约为2480公里,深度达12.8公里的艾肯盆地。


在撞击盆地里,裸露出月球最古老的岩石,嫦娥四号的着陆器与月球车将要着陆在艾肯撞击盆地里。这样的话,我们就可以获得月球自45亿年前形成至距今41亿年以来演化历史的科学证据,将月球正面和月球背面的演化历史联系起来,这样月球的历史才能进一步搞清楚,只有到月球背面去才行,才能找到最古老的岩石。所以必须到月球背面,这是我们今年要完成的任务。


总的来讲,嫦娥四号着陆后,将利用月球背面可屏蔽地球无线电干扰等优势,进行天文学领域前沿的低频射电天文观测和研究;因为月球背面保存了月球最古老岩石,我们在月球背面巡视区还可以开展地形地貌和矿物成份的探测与研究、月球背面巡视区浅层结构的探测和研究。地质特征的调查,有望在国际上首次建立集地形地貌、浅层结构、物质成分于一体的综合地质剖面和演化模型。


这是人类第一次实现探测器造访月球背面,将为科学工作者提供月球背面低频射电天文观测、月球背面空间环境和月球演化历史的科学研究平台,将获得一批重大的原创性科研究成果。


网易科技:具体来讲,月球正面和背面,有什么不一样?一个圆形的月球为什么会分别存在正面和背面的说法?


欧阳自远:我们在地球上看月亮,永远看到的是朝向地球的半个月亮,那另外半个永远看不到,月球自己在自转,但是你就是看不到。为什么呢?大家知道月球自个儿在转,转一圈的时间,它是按反时针的方向转,同时也在绕着地球公转,它一边自己转,一边又绕着地球转,而且转的周期相等,最后你从地球上看月亮,永远只能看到半个月亮,另外那半个月亮谁也没见过,天文学称为潮汐锁定。


苏联航天器绕月拍摄到的照片,1959年/图片来源:美国国家航空航天局


1959年,苏联的绕月卫星第一个拍到了月球背面的照片,大家一看吃了一惊,当然做得很粗糙,但是1959年啊,已经很了不起了。


我们现在做,当然做得很仔细了,这就是月亮的背面,背面地形起伏比较高,正因为我们从来看不到月球背面,所以中国要去。


嫦娥二号拍摄的月球正面和背面/图片来源 新华社


网易科技:您展示的这个月球背面图,是怎么做出来的?


欧阳自远:我们的“嫦娥一号”也精细地探测到了整个的全月球,提供了一张当时最好的月球的地图,正面、背面都看得非常清楚。背面基本上都是山地、高原,正面都是天体砸出来的大盆地,有19个之多。背面和正面地形地貌差别太大了。月球背面,也有坑,南部有一个巨大的坑,叫“艾肯盆地”,是40亿年前砸出来的,我们的嫦娥四号这次就要落在那个大坑里头,那里有很多新的科学信息存在。


网易科技:嫦娥四号要实现在月球背面着陆,这个技术难度有多大?怎么实现?


欧阳自远:我们将要降落在月球的背面,但是有一条,我们是个瞎子,看不见,另外也是个聋子,不知道它背面的具体状况,因为在地球上跟月球背面不能实现通讯,信号全部被月球正面给挡住了。所以这个事儿就麻烦了。所以你一定要发一个中继星,来直接联络地球和月球的背面。


我们研究,在地球和月球之间引力动态平衡的拉格朗日2点,是面对月球的背面,离月球大约是6.5万公里,离我们的地球有45万公里。在这个点的视野里,面对着月球背面,也可以看到远方的地球。在这个点上,可以跟地球和月球背面建立完全畅通的无线电通信。


2018年5月21号,我们国家发射了一颗中继星,取名“鹊桥”,用中国传说的牛郎、织女见面的地点命名。它现在已经在地球-月球引力动态平衡的拉格朗日2点位置上,这个中继星不仅可以跟地球联系,还可以跟月球上面的着陆器和月球车联系,这样的话我们既不是瞎子,也不是聋子,完全可以直接联系它们。中继星到达了那个点上,最后它打开天线联系地球和月球的背面。我们现在不操心了,探测器降到月球背面就有办法了,测控与通信链路全通了,它一直跟地球以及月球背面取得联系,我们就可以完全知道探测器落到月球背面的情况。


这次中继星的发射,是我们国家在国际上首次实现地球与月球背面之间的测控和数传中继通信。


网易科技:嫦娥四号的任务是着陆在月球背面,并进行月面的就位探测和巡视探测,它会永久停留在上面,不再回返,对么?


欧阳自远:嫦娥四号的着陆器和月球车软着陆月球背面之后,着陆器开展就位探测,月球车开展巡视探测。着陆器和月球车一直在月球背面的白天开展科学探测,黑夜由于没有电源只能休眠。它们都将工作到各自生命的终结,我们没有计划将它们回收返回地球。


网易科技:请给我们科普一下,嫦娥四号从发射到最终着陆,为什么要经过一个月时间?


欧阳自远:嫦娥四号于12月8日2时23分成功发射,进入奔月轨道。大约经过100小时的飞行,于12月12日16时45分,嫦娥四号顺利完成“太空刹车”,被月球捕获,进入环月轨道。 当时月球的背面处于黑夜状态,大约要到2019年1月初,月球背面全是白天,着陆区也是白天,有利于实施嫦娥四号软着陆月面。



月球背面真的有外星人吗?


网易科技:关于月球背面一直存在不少的传说,好像那是个不可以轻意涉足的禁区,从科学家的角度,您给我们解答下,月球背面究竟存在什么秘密?


欧阳自远:知道我们的嫦娥四号要在月球背面着陆,不少好心人打电话给我,写信给我,说,哎呀,这个中国别干吧,你看月亮背面全是外星人,我们见不到他们,他们可以看到我们,外星人一直在背面监视我们的行为,我们不要去惹他们好不好;全世界都不敢去,为什么中国要带头去闯这个祸呀?你看我们中国出了很多书,外星人就在月球背面,国外也有更多的书,哎哟,整个的月球背面变成了非常的恐怖、神秘而且诡异的这么一个月球背面。


最精彩的是1988年4月5日,美国最著名的《世界新闻周刊》登载了一张照片和新闻报道,说二战时期美国的轰炸机在百慕大上空飞行的时候被外星人劫持了一架,放在月球背面的撞击坑里头。这个撞击坑是月球背面的Daedalus crater(代达罗斯撞击坑),直径93km,深度3km,位于5.9°S,179.4°E。中国嫦娥二号绘制的地形图分辨率7米,是全世界最好的地形图,但是在嫦娥二号绘制的代达罗斯撞击坑里没有飞机。我说这个飞机是怎么来的呢?《世界新闻周刊》登载的飞机机身的长度大约50公里,翅膀开展的宽度大概60公里,这是我们人类造的飞机吗?这不可能啊,完全是伪造的。


另外飞机不能在月亮上飞,月球表面是超高真空的,飞机是靠空气动力学的原理才能飞的,所以这是假的。像这种伪造的照片太多了,都说是外星人,说在月球背面有外星人建造的金字塔,实际上是把埃及金字塔的图像贴上去;还有英国的巨石阵,这是外星人的城市,结果全是假的。关于外星人警告载人登月的宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林,“地球人要远离月球,关爱自己的生命”,我问过美国航空航天局的工作人员,说外星人是不是给你们阿波罗-11到达月球的宇航员警告了?他说这全是媒体瞎造谣的。所以应该正本澄源,月球背面没有外星人,也没有任何外星人的活动。



后续的嫦娥五号计划怎么完成采样?


网易科技:我们国家“绕、落、回”的第一阶段探月战略马上就要完成了,最后一颗“嫦娥五号”也会升空,实现月球物质取样返回,这最后一步是不是特别关键?


欧阳自远:预计明年即2019年我们的嫦娥五号将要着陆在月球上,有一大堆的技术问题,关键的问题是要将采集的月球样品返回地球,所以有很多技术问题我们中国以前没有解决,但现在都行了。我们将在海南岛文昌发射,用“长征五号”火箭发射“嫦娥五号”。


我们到月球上在什么地方着陆和采样?我们要着陆在一个新的位置,离阿波罗着陆的位置很远,而这个位置有很多新的科学问题,人类从不知道那一带的情况。嫦娥五号要首次实现地外天体自动采样返回,我们将要把那里的样品取下来,用电铲铲取土壤样品、打钻取岩石碎块和次表层的土壤样,采集的样品最后都放置到返回舱,然后携带返回舱上升飞离月面,有一条飞船在绕着月球飞,等待返回舱上升后,然后等候的飞船与返回舱要交汇对接,针尖对针尖,自己就相互对接好了,由那条飞船携带返回舱返回地球。我们一定能够得到很多样品,大概要采样2公斤到3公斤的样品,供全国的科学家来进行研究。


从嫦娥一号到嫦娥五号,我们既可以去月球,也可以安全着陆月面,还可以安全返回地球。我们就有能力将中国的航天员送上月球,实施载人登月,完成科学考察任务之后,安全返回地球。将来我们要在月面建立固定的月球科学探测基地。


网易科技:飞船带着样品返回舱返回地球,应该是不存在什么技术问题了吧?


欧阳自远:最大的问题,因为它返回速度太快了,返回舱一扎进地球的大气层,压缩大气,高温、高压,会把返回舱全部烧掉,里面的人也会烧死。这怎么办呢?我们得想个法子。我们不是已经做过一次实验嘛?就是嫦娥五号返回地面飞行试验,当时大家给返回舱取了一个爱称“小飞”。当“小飞”高速冲进地球的大气层,温度急剧上升,我们立即指挥它跳出大气层,再进入地球的大气层,就像小孩用石头在水里头打一个水漂,砸进去之后再冒上来,再落下来,速度不就慢了吗?原理就是这样,一定能够安全着陆地面。我们要做一次真的实验。最后它真的回来了,经过南半球,经过印度洋,我们要它一直飞到内蒙古四子王旗。它一落下来的时候,立即告诉我们它落下的经纬度,我们赶紧到现场,真的,表面是烫了一点,里面完好无缺。所以我们现在有办法了,月球上的样品一定能够带回来。



嫦娥一号、二号实现什么样的挑战


网易科技:请与我们回顾和分享一下嫦娥一号、二号、三号探月的精彩历程吧,它们分别都完成了各自承担的哪些主要任务?


欧阳自远:2007年,嫦娥一号是绕月飞行,我们绘制了几百张特殊的月面图,最后汇集成这样一张全月地形影像图,这是月球的正面,那是月球的背面,还做了月面三维立体图,这是全世界做得最好的立体图。做了月球外围的近月空间环境探测,月球表面的各种岩石的成分类型和分布,我们都探测得很清楚。另外世界上最想了解的,因为月球上有一种资源,就是我们人类未来的终极的能源,叫核聚变发电的原料氦-3,地球上几乎没有,月球的土壤里蕴藏有极其丰富的氦-3资源。2006年我问过俄罗斯探月工程的首席科学家加里莫夫院士。我说加里莫夫,你们俄罗斯探月的最终目的是什么?他叉起手来非常骄傲的告诉我,“要解决全人类未来的能源问题。”哦,我说加里莫夫,明年嫦娥一号上天,我将要得到月球土壤里氦-3资源的分布和资源总量,他大吃一惊。你们中国怎么就能够做呢?我说准备了3-4年了,我们一定能完成。据我们探测,月球上这种资源大约是120万吨左右。在核聚变发电得以实现时,全世界一年的能源需求,大约氦-3的用量为100吨,月球的氦-3资源至少可以解决全人类未来一万年以上的能源需求。这是人类的财富,所以我们要向全世界发布。


我们2010年发射嫦娥二号,嫦娥二号的飞行高度是距离月面100公里,我们当时照相机的分辨率可以达到7米,下面放映的真实录像是月球表面的一个普通的撞击坑,9公里的直径,月亮上有3.3万多个直接大于1公里的撞击坑。我要看它的壁,我再要看它的底,我要研究它是怎么起源的,每一个地方,我都可以看得那么清楚,就是我这个讲台大小,我都可以在全月影像图中看到。嫦娥二号完成了一幅7米分辨率的全月球影像图和三维立体图。嫦娥二号全月球数字影像图在空间分辨率、影像质量、数据一致性和完整性、镶嵌精度等方面优于国际同类全月球数字产品,是目前最高水平的全月球数字影像图。嫦娥二号还对全月球的岩石成分、类型与分布,近月空间环境等取得了系统性和前所未有的重大成果。


嫦娥二号我们加足了燃料,可以干很多活。干完了月亮的活儿以后,我们再派它一个活儿,让它飞到的离地球150万公里以外的太阳-地球引力动态平衡的拉格朗日L2点,打开仪器监测太阳活动与太阳爆发。因为我们最操心的是太阳爆发,对地球人类的生存环境有很大的威胁。嫦娥二号一直在那儿坚守阵地,勤勤恳恳连续工作235天,得到了世界上有关太阳活动与爆发的最多的系统数据。


后来我们从望远镜里面发现有一个光点朝地球飞来,是个小行星,一算轨道,2029年可能撞我们地球。这不行,我们得看看那个光点到底是啥东西,有多大,到底形状怎么样?结果我们让嫦娥二号飞到它附近去,我们的控制能力真厉害,最后嫦娥二号飞离地球702万公里,双方以860米距离擦肩而过,拍到了这个小天体的精细照片,一看很吃惊,长4.6公里,大头的直径2.4公里,砸到地球上也是一次小的恐龙灭绝事件呀,我们人类和整个生物界会遭到巨大的劫难。当前,嫦娥二号已经成为一个人造小天体,围绕太阳运行,离开地球4亿多公里。2029年,嫦娥二号还将回归地球附近,我们祝福她一路平安。



小行星撞地球,人类现在完全可以规避


网易科技:我们人类对这种威胁地球安全的小天体撞击事件,现在有办法解决么?


欧阳自远:我们现在最操心的是我们地球外头有一大堆密密麻麻分布的小天体。截止今年4月8号的观测统计,大概我们地球外面有18000多个近地小行星,直径大于一公里的有800多个,大于140米大小的有8000多个。它们运行的轨道各异,也不太规矩,搞不好就跟地球撞上了。我们已经挑了三个最危险的近地小行星,进行伴飞、着陆和取样返回,到底对地球会有什么样的威胁,进行研究。


鉴于小天体撞击地球的潜在威胁,全世界相关的科学家已经联合起来,组成全世界联合监测小行星的网络,精确监测小行星的运行轨道,预报甚至预警小行星撞击地球的危险性。当代科学技术特别是航天技术的发展,人类完全有可能规避小天体撞击地球。当前科学家比较一致地规避小行星撞击地球的方案建议:当确认某个小行星的运行轨道有可能撞击地球,我们可以提前发射一个飞行器,着陆在小行星上,由于轨道计算精确,然后开动飞行器的发动机,轻轻朝某一个方向施加一点力,使小行星的运行轨道方向有微小的改变,它慢慢慢慢地飞到地球附近时,必然与地球擦肩而过。就像武侠小说里面说的,四两拨千斤,不让小行星撞击地球。



嫦娥三号落月时 过程是不是很惊险


网易科技:话说回来,嫦娥三号,我们知道,它也是有过举世瞩目的创举,就是落到月球正面,第一次把中国的着陆器和“玉免号”月球车带上去了,这个过程是不是很惊险?


欧阳自远:2013年发射嫦娥三号,刚好降落在雨海的彩虹湾里。我们指定它必须给我降落在这个小块里面。在月亮上着陆,降下去有一个最大的问题,不能用降落伞,因为它表面是真空,用降落伞毫无意义。那怎么办呢?由于嫦娥三号着陆下降时受到月心引力的加速度作用,它越掉越快,最后将撞击月面要摔得粉碎。我们在着陆器的底部安装了发动机,它一面往下掉,我底下往上推,让它慢慢慢慢的掉下来,掉到距月面100米的高度悬停,一面拍照着陆器的高智能计算机立即分析判断,寻找安全的着陆位置。


在地面工作的人员无法干预和指挥着陆位置的选择,着陆器拍了张照片发给我要1.3秒才能收到,收到以后几秒钟我做个判断说,这儿危险,你不能落,得挪个地方,我再告诉它,又要1.3秒。因为地、月之间38万公里的距离,光速就要传那么久。耽误时间太长,也许它早掉下去了。所以我们的着陆器上配置了高智能机器人系统,自己判断。它一直往下降,降到(距地面)100米高程的位置我们要它停,拍照,它拍了3764张照片,它自个儿选了一个地点落下去。折腾了好长时间,最后降落在我们指定的插红旗的地方。我最怕的是它的一条腿掉到坑里,一倒,前功尽弃,什么都没有了。所以它刚好,真聪明,四条腿搭在平地上,里面有坑,外面有坑。


后来,我们干脆制作一张着陆区的撞击坑的大小和分布图,看一下这个地方有多少坑,4公里×4公里的着陆区,全布满了大大小小的撞击坑有1万多个,最大的撞击坑直径516米,有几十米,几米大小,小于100米的撞击坑有5400多个。就那么一小块地是平的,太危险了。


着陆器着陆后,月球车自着陆器上走向月面,月球车六个轮子印在月面上清晰的轮印。


(中国月球车“玉兔号”留在月球上的足印/图片来源于网络)


它走下去以后,我们指令月球车转过身来,它很快就转过身来,然后给着陆器拍照,证明我们到了月亮。


就在这个最关键的时候,另外有一个月球卫星飞过我们着陆位置的上空,拍摄到着陆器与月球车分离和相互拍照的场面。当时,只有这一个月球卫星在月球上面飞,那是美国的卫星,我们干什么事儿,人家都在监视我们的。他们公布了中国嫦娥三号着陆位置的精确经纬度,与我们自己测定的经纬度基本一致。


嫦娥三号,给我们中国开辟了在月球上“巡天、观地、测月”的历史。着陆器上配置了近紫外光学望远镜,是人类首次在月球上进行天文观测,发现了很多天文事件的新证据;着陆器上还配置了一台远紫外照相机,实现了人类第一次在月球上观测地球和地球等离子体层的变化等一系列新成果。在距离地球最近的天体上,看到了地球在里面慢慢转,二十四小时转一圈,它外面的所有的结构,等离子体层一层一层的变化,非常清晰,也就知道地球将发生什么环境变化。在月球车的底部安装了一台雷达,是人类第一次用雷达探测月球车所经历的路线下的次表层结构。整个第二次的月球探测的高潮中,我们中国真的应该是做得最好的。



为什么各国争先恐后都想探测月球?


网易科技:请谈谈上世纪以来国际探月形势动态。


欧阳自远:美国(上世纪)采回来381.7公斤的(月球岩石)样品,苏联一个人都没上去过,最后只用机器人上去采,三次,每一次采到0.1公斤。所以美国取得了彻底的胜利,整个的空间霸权一直到今天,是美国一家独揽。


此后 我们有充足的时间来做准备,整整到1993年准备了35年,建立了实验室,培养了一支队伍,也规划了我们中国该怎么搞,但是我们还没有达到能够实施的能力。


本世纪初,美国、俄罗斯、日本、德国、英国、法国、印度等国家都要去搞月球探测了,我们在这种背景下加紧论证,必要性、可行性,发展战略、长远规划、第一次具体的设计等等,进行严格的论证,又花了10年,应该说我们准备了45年。在2003年大年初二,批准了中国的嫦娥工程,2007年,第一次发射。



网易科技:月球既然早就是一颗死星,一颗没有生命的星球,大家为什么还要争先恐后上去?


欧阳自远:主要的原因是什么?第一,探月与军事有关。第二,月球有丰富的能源,利用月球巨大的太阳能发电和核聚变发电的原料,将为人类社会的永续发展提供重要的支撑。第三,月球蕴藏有极其丰富的特殊资源。第四,月球的特殊环境的有效利用。以支持我们人类未来社会的持续发展。



探月后,中国要进一步探测火星


网易科技:我们国家在“绕、落、回”第一阶段任务完成后,火星探测是什么样的计划?


欧阳自远:2020年,我们中国要开始火星的探测,干吗非得2020年?每26个月,才有一次机会,错过这次2020年的机会,对不起,得到2022年了。为什么你非得等到这个窗口期才能去呢?大家知道地球绕太阳转一圈365天,火星在外面绕太阳转一圈687天,有时候地球在太阳的这边,火星在太阳那边,你怎么去?所以一定要在恰好的位置。地球上发射探测器到火星,大概飞六到八个月,平均七个月左右见到火星。所以我们一定要掌握时机。


到火星上干什么?第一,火星上有没有生命?难道只有我们地球有生命吗?第二,火星本体有很多科学问题。第三我们要了解火星的环境。我们人类到今天还没有从火星上取回一克样品,我们中国将带头着陆在火星上,把样品带回地球。


科学家有一个最大的梦想,地球承载着全部的人类,但是这个地球有很多潜在的自然界的威胁,如小天体撞击地球,诱发气候、生态和环境灾变和生物物种灭绝事件,全球火山、地震大爆发,再加上人类自己犯的错误等等,把我们的地球搞得都不能居住了。我们一定要给人类准备第二个栖息地。没有选择,最好的就是改造火星。


我们现在已经知道怎么去改造火星,让它变成第二个地球,把我们地球的人类的一部分迁移到火星去,人类通过几个世纪的卓越努力,将这颗贫瘠的行星改造成一个拥有蔚蓝色天空、绿色平原、蓝色湖泊和生态环境友好的新世界,地球-火星将成为人类社会持续发展的姐妹共同体。


网易科技:具体来说,我们会在火星上进行什么科研?


欧阳自远:2020年我们将发射一个卫星,绕火星飞进行火星遥感探测;一个火星车着陆火星,在火星表面开展巡视探寻。两者结合开展火星天地联合探测。在火星上,我们要干几件事情,有些别人也没有干过。


火星以前有河流,现在河道都干枯了,火星的北半球曾经是海洋,现在一滴水也没有了。科学家们研究,大概火星曾经有过100米深的水,覆盖了全球。现在怎么一滴水都没有了?这些水到哪儿去了?转入地下,还有一部分逃逸掉了。在火星表面一旦塌方,地下水就涌出来。所以我们要探明整个火星地下有多少水,怎么分布的?我们还有很多新的东西需要进行科学探测。



木卫二表面冰层里,发现深部海洋喷泉


网易科技:也就是说,探月只是第一步,之后,包括火星探测在内,中国还有一个更宏大的深空探测计划与构想?


欧阳自远:中国要飞得更远,我们要飞到尽可能多的太阳系的行星上。太阳系有八大行星,我们现在可以到火星了,我们还要去木星,开展行星际之间的的穿越探测,还要去更远的地方。


究竟要搞什么呢?第一我们要知道太阳系怎么起源的,行星怎么起源的。另外有很多天体对地球有威胁,我们要规避这些威胁。第三,它们也有很多好东西,能为我们人类社会持续发展做贡献,到底有哪些?第四,我们能不能改造火星,这就是下一步我们要做的事情。我们通过人类的智慧和努力,也完全可以改造火星,成为生机盎然的小地球,再现青山绿水,成为人类的第二个家园。


火星着陆巡视,小行星探测,火星取样返回,木星及其他行星际之间的穿越和木星卫星的探测,我们都将要开展。


我们要到那个最大的行星叫木星上去,我们古书里面叫太岁星。我们要飞七年才能到,它有79个月亮。我们不能都去探测,挑了两个,一个是木卫四,上面可能有生命;我们最感兴趣的,是另一个木卫二,因为离太阳很远,快到零下200多度了,表面全是冰覆盖,冰上有很多裂缝,也有很多排泄物,是不是生物的排泄物,不知道。但是我们知道冰层里经常有水柱喷出来,证明底下是海洋,而且知道海洋里面有火山爆发。只要有液态水,有能量,有组成有机化合物的基础元素,一定会有生命诞生。地球的生命也是这样诞生的。所以我们要去探测木卫二。


这样的话,在下一个十年,我们将完成更为繁重的任务。


科学家要到群众中去


网易科技:经常看到您奔忙在各个学校的课堂上,向学生们讲月球探测的事情,为什么要不厌其烦地讲这方面的内容,怎么看科普的意义和作用?


欧阳自远:以前我埋头搞自己的研究,认为科学家的天职是做好自己的研究工作,有所发现,有所创新。自从提出探月后,我深感存在一个最大的问题——广大公众不理解,一些领导、公务员和学生群体也不理解。众多的质疑声提出,中国人在地球上的事情都做不完,为什么还要去探测月球?美国和前苏联在上个世纪就探测月球,我们能比她们高明吗?搞探月要花很多钱,有必要吗……。


感谢提出质疑的人们,是我们没有将探测月球对推动科技进步、经济发展、老百姓生活质量的提高和人类社会持续发展的重大意义讲清楚。科学家不能在象牙塔里自我欣赏,我们重要的使命是推动科学技术的进步,让公众理解、热爱科学。我开始下决心要认真做好科学普及和科技传播工作,要真诚和实事求是地给公众介绍中国探测月球对国家的强大、民族的振兴、科技的突破和经济的发展的重大意义。


根据公众的需求,我认真准备了相关专题的科普报告,如中国的探月梦,红色火星的蓝色星球梦,地球之命运,地外生命探寻,小天体撞击地球的祸与福等12个专题,每一个专题内容的科普报告都根据不同层次公众的知识结构准备了5-6种版本的报告。每张PPT都要经过反复思考和推敲,自己制作。根据自2008年至2018年的11年科普报告详细统计,平均每年做53次科普报告,平均每年参加听取科普报告的各层次公众超过3万人(不包括网上传播)。我收到各层次公众大量的反馈意见,特别是青少年热情洋溢的表态,“将来要做一个科学家,去揭开宇宙的奥秘”。我受到极大的激励和鼓舞,感到有一股强大的暖流在支持和推动我勇往直前,克服困难去攀登高峰。


“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼,要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。”“科技创新与科学普及如鸟之双翼,车之双轮。科学普及对提高广大公众的科学素质具有重大意义。”我的理解是:只有双翼齐飞,中华才能腾飞!


本文来自微信公众号:网易科学人(ID:WYKXR163),作者:章剑锋,策划:杨霞清、张祖韬、郭浩,原标题为《探月工程首任首席科学家欧阳自远:人类完全有可能规避小天体撞击地球》

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