尹傳紅

奔月

記者：我國(guó)探月工程分為幾個(gè)階段，嫦娥三號(hào)充當(dāng)著什么角色？

歐陽(yáng)自遠(yuǎn)：我國(guó)探月工程長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃為三個(gè)階段：無(wú)人探月階段、載人登月階段和在月球短期居住并開(kāi)發(fā)利用階段。無(wú)人探月階段在十年前就已經(jīng)規(guī)劃完畢，包括繞月探測(cè)，落月探測(cè)和采樣返回等任務(wù)。無(wú)人探月階段的第一步是發(fā)射繞月極軌衛(wèi)星，對(duì)月球進(jìn)行全球性、整體性與綜合性探測(cè)；第二步是落月探測(cè)，派著陸器與月球車軟著陸月球并對(duì)某區(qū)域進(jìn)行精準(zhǔn)詳細(xì)探測(cè)；第三步是月球探測(cè)器軟著陸月面，鏟取和打鉆取樣并帶回月球巖石土壤樣本返回地球，在地面開(kāi)展系統(tǒng)深入研究。

嫦娥三號(hào)探測(cè)器所完成的任務(wù)屬于無(wú)人探月第二步，實(shí)現(xiàn)中國(guó)的探測(cè)器在地外天體上首次著陸，主要解決軟著陸的問(wèn)題，并進(jìn)行一系列科學(xué)探測(cè)與研究工作，同時(shí)也要為之后的嫦娥系列探月器的改進(jìn)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)技術(shù)難點(diǎn)并開(kāi)拓關(guān)鍵技術(shù)、攻關(guān)新思路。

記者：嫦娥二號(hào)現(xiàn)已離開(kāi)月球軌道，飛離地球6500萬(wàn)千米。嫦娥二號(hào)為嫦娥三號(hào)做了哪些準(zhǔn)備工作？

歐陽(yáng)自遠(yuǎn)：嫦娥一號(hào)成功發(fā)射后經(jīng)過(guò)了地球調(diào)相軌道、奔月軌道，最后被月球俘獲，總計(jì)14天抵達(dá)月球，而嫦娥二號(hào)發(fā)射時(shí)改進(jìn)了軌道設(shè)計(jì)與飛行控制技術(shù)，直接進(jìn)入奔月軌道，僅用了四天半就被月球俘獲并進(jìn)入月球軌道。因此在嫦娥三號(hào)上我們可以直接套用嫦娥二號(hào)的飛行軌道。

嫦娥二號(hào)在距離月球表面100千米的高度，繪制了全月球7米分辨率影像圖，實(shí)現(xiàn)了全月球影像的“無(wú)縫”鑲嵌，全月球影像圖做出紙質(zhì)圖版來(lái)要比足球場(chǎng)還大，是目前世界最高水平的全月球數(shù)字影像圖。嫦娥二號(hào)月球衛(wèi)星在近月點(diǎn)15千米高度對(duì)嫦娥三號(hào)著陸的虹灣地區(qū)拍攝1米分辨率的高清圖像，提供降落區(qū)精確的地形地貌。

隨后嫦娥二號(hào)奔向距離地球150萬(wàn)千米的拉格朗日2點(diǎn)（L2），監(jiān)測(cè)太陽(yáng)的活動(dòng)，積累了大量太陽(yáng)活動(dòng)的探測(cè)數(shù)據(jù)。之后于2012年12月13日成功飛抵距地球約700萬(wàn)千米遠(yuǎn)的深空，以10.73千米/秒的相對(duì)速度，與國(guó)際編號(hào)4179的戰(zhàn)神號(hào)小行星由遠(yuǎn)及近擦身而過(guò)，首次實(shí)現(xiàn)對(duì)小行星的飛越探測(cè)，最近距離870米，證明了中國(guó)測(cè)控技術(shù)的水平和能力。嫦娥二號(hào)發(fā)揮了承前啟后、持續(xù)發(fā)展的先導(dǎo)作用，為嫦娥三號(hào)的成功實(shí)施奠定科學(xué)和技術(shù)基礎(chǔ)。

落月

記者：我們?cè)谛侣勆峡偰芸吹叫l(wèi)星“入軌成功”和“圓滿成功”等描述說(shuō)法，這些階段性成功指的是什么？嫦娥三號(hào)到了什么時(shí)候才能稱為任務(wù)圓滿成功？

歐陽(yáng)自遠(yuǎn)：火箭將衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，“星”“箭”成功分離，謂之“發(fā)射成功”。發(fā)射成功后，嫦娥一號(hào)和二號(hào)衛(wèi)星使用攜帶的多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，修正軌道飛向月球，當(dāng)衛(wèi)星被月球捕獲，變成環(huán)繞月球飛行的衛(wèi)星，再逐漸調(diào)整軌道與姿態(tài)進(jìn)入繞月工作軌道，所有探測(cè)儀器和設(shè)備正常工作，并取得標(biāo)志性科學(xué)探測(cè)成果，這時(shí)就可以宣布嫦娥一號(hào)及嫦娥二號(hào)取得圓滿成功。

但是對(duì)于三號(hào)，做到這些還不夠，嫦娥三號(hào)進(jìn)入奔月軌道后，展開(kāi)太陽(yáng)能帆板，獲得電源。在嫦娥三號(hào)被月球俘獲后，進(jìn)入100千米×100千米的極軌圓軌道，再調(diào)整軌道為15千米×100千米的橢圓軌道，然后在15千米高的近月點(diǎn)向著陸點(diǎn)逐漸降低高度，著陸器底部有一臺(tái)7500N的發(fā)動(dòng)機(jī)，反向推進(jìn)器可減緩嫦娥三號(hào)的降落速度。當(dāng)著陸器降到離月球表面100米高度時(shí)，推進(jìn)器將控制著陸器懸停，讓著陸器下面的照相機(jī)自動(dòng)拍攝下方地形地貌，尋找合適的降落地點(diǎn)。由于在距離月表這么近的距離，我們從地球上無(wú)法觀測(cè)著陸地點(diǎn)的具體情況，必須要靠嫦娥三號(hào)的著陸器自主判斷，如果著陸地點(diǎn)不合適，它會(huì)自動(dòng)平飛到其他合適的位置降落。著陸器（特指著陸器的質(zhì)心位置）緩慢下降到距離月面4米高度時(shí)，為避免月球表面的塵土飛揚(yáng)，會(huì)關(guān)閉著陸器下方的發(fā)動(dòng)機(jī)，作初速度為零的自由落體運(yùn)動(dòng)。著陸器的4條支架安裝有減震裝置，當(dāng)著陸器穩(wěn)定插入月表的土層里，這時(shí)稱為基本成功。美國(guó)一些“航天科學(xué)家”擔(dān)心嫦娥三號(hào)著陸時(shí)的推進(jìn)劑會(huì)對(duì)月球大氣造成嚴(yán)重污染，甚至影響美國(guó)繞月衛(wèi)星對(duì)月球表面進(jìn)行觀測(cè)。實(shí)際上月球表面積相當(dāng)于四個(gè)中國(guó)版圖，一臺(tái)著陸器揚(yáng)起的灰塵微乎其微，連玉兔自身都不會(huì)影響到，更不用說(shuō)美國(guó)的繞月衛(wèi)星了。

之后著陸器檢查攜帶的各類設(shè)備，進(jìn)入工作狀態(tài)。著陸器給月球車充電，鋪設(shè)月球車離開(kāi)著陸器的舷梯，月球車解鎖后進(jìn)入工作狀態(tài)，離開(kāi)著陸器，實(shí)現(xiàn)兩器分離。著陸器和月球車互拍國(guó)旗，當(dāng)國(guó)旗照片傳回地球，嫦娥三號(hào)的落月任務(wù)取得圓滿成功。后期的任務(wù)仍然繁重，基地安排著陸器與月球車的科學(xué)探測(cè)日程，讓著陸器與月球車開(kāi)展探測(cè)工作，分別將探測(cè)數(shù)據(jù)傳回地球，地面中心接收科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)研究。

記者：著陸器與月球車會(huì)幫助科學(xué)家進(jìn)行什么探測(cè)呢？

歐陽(yáng)自遠(yuǎn)：嫦娥三號(hào)的著陸器和月球車都配備了很多科學(xué)儀器，這也是本次落月探測(cè)最具特色的一點(diǎn)：首次著陸器和巡視器聯(lián)合工作。

美國(guó)和蘇聯(lián)都曾向月面派送著陸器或月球車，但沒(méi)有開(kāi)展過(guò)著陸器與月球車的聯(lián)合工作，都只是單一的探測(cè)平臺(tái)，著陸器只做就位探測(cè)，月球車只做巡視探測(cè)或作為載人登月月面勘查代步的交通工具。嫦娥三號(hào)的著陸器與月球車發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，除了進(jìn)行著陸區(qū)的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、月壤的化學(xué)成分與礦物組成探測(cè)外，還要實(shí)現(xiàn)“巡天”“觀地”“測(cè)月”三個(gè)特殊的科學(xué)探測(cè)目標(biāo)。在嫦娥三號(hào)的著陸器和月球車上特別裝配了幾臺(tái)科學(xué)探測(cè)儀器，有著陸器上的月基天文望遠(yuǎn)鏡和極紫外照相機(jī)，月球車攜帶的粒子激發(fā)X射線譜儀、紅外光譜儀和測(cè)月雷達(dá)。

著陸器在月面位置固定，適合安裝需要固定位置的探測(cè)儀器。月基近紫外天文望遠(yuǎn)鏡巡天觀測(cè)天文，是人類首次在月球上巡天觀測(cè)。由于月面屬于超高真空環(huán)境，沒(méi)有大氣層、電離層和污染的干擾，是天文學(xué)家夢(mèng)寐以求的天文觀測(cè)場(chǎng)所。在地球上觀測(cè)天文總是要受到大氣層活動(dòng)、電離層活動(dòng)、空氣污染和人類活動(dòng)的影響，研究人員需要對(duì)望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行各種各樣的復(fù)雜校正。且地球望遠(yuǎn)鏡只能在晚上觀測(cè)，而月基望遠(yuǎn)鏡能夠在幾乎毫無(wú)干擾的條件下連續(xù)半個(gè)月進(jìn)行天文觀測(cè)，實(shí)施“巡天”的科學(xué)目標(biāo)。

著陸器上的另一臺(tái)特色設(shè)備是30.4納米波段極紫外相機(jī)，用來(lái)觀測(cè)地球等離子體層的空間結(jié)構(gòu)、密度以及連續(xù)變化，這是人類首次開(kāi)展月基等離子體層觀測(cè)。人造衛(wèi)星能夠在距離地球較近的高度在不同時(shí)段觀測(cè)地球等離子體空間的局部，而極紫外相機(jī)可以直接監(jiān)測(cè)地球外的等離子體層全貌，得到的信息更加充分完整，實(shí)施“觀地”的科學(xué)目標(biāo)。

月球車“玉兔”是我國(guó)設(shè)計(jì)建造的自主探測(cè)機(jī)器人，代表我國(guó)機(jī)器人的最高智能水平，能夠完全自主導(dǎo)航，實(shí)現(xiàn)自主選路、自主避障、自主上坡下坡、自主控制儀器探測(cè)月面并將結(jié)果發(fā)送回地球。“玉兔”的主要任務(wù)是分析月球土壤和探測(cè)月球地質(zhì)結(jié)構(gòu)。它攜帶的紅外光譜儀用來(lái)測(cè)試土壤的礦物組成。另外，月球車上的粒子激發(fā)X射線譜儀能夠測(cè)定土壤的元素成分，通過(guò)激發(fā)土壤各種化學(xué)元素原子的X射線，根據(jù)X射線特征能量的不同判斷其元素成分和元素含量。更有特色的設(shè)備是在月球車下面放置的測(cè)月雷達(dá)，雷達(dá)向月球表面以下發(fā)射兩道不同波段的雷達(dá)波，分別研究地下30米深度內(nèi)的月球土壤層結(jié)構(gòu)和100米深度內(nèi)的月球次表層結(jié)構(gòu)。這是國(guó)際上首次探測(cè)月球次表層結(jié)構(gòu)，實(shí)施“測(cè)月”的科學(xué)目標(biāo)。

回眸

記者：了解月球的地質(zhì)構(gòu)造和巖石的化學(xué)成分對(duì)人類有何幫助？

歐陽(yáng)自遠(yuǎn)：在科學(xué)上，了解月球的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、表面與空間環(huán)境、各類巖石的成分與分布和月球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，是認(rèn)識(shí)月球的演化歷史和月球與行星起源的基礎(chǔ)，是開(kāi)發(fā)利用月球資源與能源的科學(xué)依據(jù)。

月球蘊(yùn)藏有極其豐富的礦產(chǎn)資源，如氦-3、稀土、鈾、釷、鉀、鈦、鐵、磷，幾乎是取之不盡，用之不竭。氦-3是核聚變發(fā)電的最優(yōu)原料之一。現(xiàn)在包括中國(guó)在內(nèi)的七個(gè)國(guó)家在法國(guó)建了一個(gè)國(guó)際熱核反應(yīng)堆，預(yù)計(jì)在30～50年以后，人類可以完全掌握核聚變發(fā)電。但使用這種能源有一個(gè)苛刻的條件，點(diǎn)火的溫度要一億度以上，美國(guó)在2009年宣布他們已經(jīng)研制成功了點(diǎn)火裝置，他們?cè)趧趥愃箛?guó)家實(shí)驗(yàn)室獲得了1億到2億℃的高溫，因此點(diǎn)火已經(jīng)沒(méi)問(wèn)題。另一方面氦-3元素在地球上極少，但嫦娥一號(hào)探測(cè)發(fā)現(xiàn)，全月球土壤里氦-3的資源量至少有100多萬(wàn)噸，可以滿足全人類至少1萬(wàn)年的能源需求，并且這將是人類社會(huì)長(zhǎng)期、穩(wěn)定、安全、清潔、廉價(jià)的可控核聚變的能源原料。

月球還有豐富的太陽(yáng)能，月球上太陽(yáng)一出來(lái)就是半個(gè)月，又沒(méi)有天氣活動(dòng)，太陽(yáng)直射月球表面，所以太陽(yáng)能的能量密度比地球大得多，而且月球上可以無(wú)限制鋪設(shè)太陽(yáng)能電池板，將月球發(fā)的電能傳回地球用激光或微波傳輸可以解決。有科學(xué)家提出建議，給月球系一根由太陽(yáng)能發(fā)電電池板構(gòu)成的“腰帶”，將月球太陽(yáng)能傳輸?shù)降厍虻哪硞€(gè)位置。假如說(shuō)這個(gè)方案能夠?qū)崿F(xiàn)的話，地球上的全人類子孫萬(wàn)代就不再需要其他能源了。

記者：人類為何現(xiàn)在要急于探月？

歐陽(yáng)自遠(yuǎn)：總有一天人類會(huì)在月球開(kāi)采礦產(chǎn)資源，而誰(shuí)先開(kāi)采誰(shuí)就先獲益。比如月球上的鈦元素分布在四分之一的土地上，面積相當(dāng)于一個(gè)中國(guó)的面積大小。鈾、釷、稀土含量遠(yuǎn)比地球上多得多，中國(guó)的稀土礦藏為世界之最，然而月球上的稀土是中國(guó)稀土量的幾十萬(wàn)倍。另外，月球的惡劣環(huán)境可以轉(zhuǎn)化為很多方面的優(yōu)勢(shì)。月面溫差大、沒(méi)有磁場(chǎng)、重力小，地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，高度真空，很多合金、新材料、生物制品的生產(chǎn)過(guò)程對(duì)這樣的環(huán)境求之不得，在月球上能夠極大方便相關(guān)領(lǐng)域的生產(chǎn)制造。人類一旦實(shí)現(xiàn)月球開(kāi)發(fā)和制造技術(shù)，馬上就可以從中獲益，因此人類從月球獲益并不遙遠(yuǎn)。

從實(shí)際中來(lái)看，在1958年開(kāi)始的第一次探月高潮中，美國(guó)阿波羅計(jì)劃投入了254億美元（相當(dāng)于2005年的1360億美元），阿波羅計(jì)劃帶動(dòng)了20世紀(jì)60～70年代幾乎全部高新技術(shù)的突破與發(fā)展，產(chǎn)生了3000多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的新技術(shù)與新進(jìn)展，新產(chǎn)品涵蓋國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面，誕生了一大批新生的工業(yè)群體，周邊的發(fā)明創(chuàng)造更是不計(jì)其數(shù)，總的投入產(chǎn)出比達(dá)到1∶14。今天小到尿不濕，大到軍事、航空航天、計(jì)算機(jī)、微電子、通訊、醫(yī)療衛(wèi)生等等行業(yè)的新型設(shè)備，都直接或間接地與阿波羅項(xiàng)目相關(guān)。

對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，探月工程也極大地拉動(dòng)了基礎(chǔ)工業(yè)和高端技術(shù)等方面的技術(shù)突破與進(jìn)步，提高了我國(guó)的技術(shù)能力與水平。在我國(guó)實(shí)施探月工程的實(shí)踐中，一大批年輕的科學(xué)技術(shù)人才涌現(xiàn)。這些科技人才有理想和抱負(fù)，探月工程正好成為他們練習(xí)身手的機(jī)會(huì)，經(jīng)歷實(shí)際的鍛煉后，這些年輕人才能夠真正成長(zhǎng)為國(guó)家的科技棟梁。

記者：這些也是引發(fā)90年代以來(lái)全球多個(gè)國(guó)家第二次探月高潮的原因嗎，他們進(jìn)展如何？我國(guó)探月工程水平在探月諸國(guó)中屬于什么位置？

歐陽(yáng)自遠(yuǎn)：歷史上的第一次探月高潮從1958年持續(xù)到1976年，美、蘇爭(zhēng)霸在月球探測(cè)上展開(kāi)了激烈的競(jìng)爭(zhēng)。第二次月球探測(cè)高潮的勢(shì)頭從20世紀(jì)90年代持續(xù)至今。1990年以來(lái)，全球共發(fā)射11枚月球衛(wèi)星探測(cè)器，目的就是想重新解讀月球，為未來(lái)月球的開(kāi)發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。美國(guó)、俄羅斯、歐洲太空局、日本、中國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、奧地利、印度、巴西、韓國(guó)等國(guó)家和組織都對(duì)探月有詳細(xì)的計(jì)劃。雖然中國(guó)在第二次探月高潮中第一個(gè)用著陸器攜帶月球車軟著陸月球，開(kāi)展就位探測(cè)與巡視探測(cè)的聯(lián)合探測(cè)，但我國(guó)的探月工程仍然屬于后來(lái)者，在基礎(chǔ)科學(xué)、人才隊(duì)伍、高新技術(shù)、原材料加工、元器件研制和總體經(jīng)驗(yàn)等方面都遠(yuǎn)不如美國(guó)，俄羅斯比我們也仍然有較大的優(yōu)勢(shì)。在月球探測(cè)方面我們與歐洲、日本各有專長(zhǎng)與特色。

記者：嫦娥三號(hào)完成任務(wù)之后，我國(guó)的下一步探月工作重點(diǎn)是什么？請(qǐng)您展望一下我國(guó)深空探索的前景。

歐陽(yáng)自遠(yuǎn)：按照我國(guó)探月工程的總體規(guī)劃，預(yù)計(jì)在2017年前后發(fā)射嫦娥五號(hào)無(wú)人探測(cè)器，核心任務(wù)是取得月球土壤樣本并返回地球。雖然時(shí)間上看似乎還有幾年，實(shí)際上很多設(shè)備現(xiàn)在已經(jīng)準(zhǔn)備好了，比如嫦娥五號(hào)將要使用的自動(dòng)打鉆取樣技術(shù)，現(xiàn)在就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了。通過(guò)無(wú)人月球探測(cè)階段，必將開(kāi)展載人登月和逐步建設(shè)月球基地，開(kāi)發(fā)利用月球能源與資源，支持地球人類社會(huì)的持續(xù)發(fā)展。

我國(guó)還處在探索月球的初步階段，但是我們不能夠僅僅看著月球，更不能止步于月球。中國(guó)要看得更遠(yuǎn)、飛得更遠(yuǎn)，相信我們有能力探測(cè)整個(gè)太陽(yáng)系。中國(guó)應(yīng)該為人類做出更大的貢獻(xiàn)。