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首席探月科学家欧阳自远为九三学社十一届六中全会全体与会人员做科学报告


近年来,开发和利用太空的能力与成果,越来越成为衡量一个国家综合国力特别是自主创新能力和科技水平的重要标志。探月工程是继人造地球卫星、载人航天之后,我国航天活动的又一个里程碑。嫦娥1号卫星发射成功并传回第一幅月面图像的消息传出后,引起了以科学技术界高、中级知识分子为主体的九三学社上下的高度关注。大家无不感到欢欣鼓舞。广大社员认为,这项工程的实施,对于提高我国的国际地位,进一步增强民族的凝聚力和自豪感,具有重大的现实意义和深远的历史意义。为了使大家对我国为什么要搞探月工程,探月工程的主要任务是什么,登月又会带来什么等问题有更加深入的了解,125日上午,九三学社十一届六中全会特别邀请中国探月工程首席科学家、中国科学院院士、发展中国家科学院院士欧阳自远为全体与会人员解密我国的探月工程。报告会由九三学社中央副主席、中科院院士刘应明主持。九三学社中央主席韩启德,九三学社中央常务副主席陈抗甫,副主席谢丽娟、冯培恩、贺铿、王志珍、邵鸿出席报告会。
欧阳自远在报告中首先介绍了月球探测的历程和成果。他说,我们在地球上看到的只是月球的一面,而从来没有人看到过月球的另一面。月球表面面积相当于四个中华人民共和国面积的总合。地月距离38万平方公里。月球是天然卫星,是离地球最近的天体,也是我们开展升空探测的首选目标,因为在那里可以建立对地球的检测基地,还可以建立非常特殊的科学研究基地。月球是一个新的军事平台。月球也是升空探测的前哨站和转运站。月球的资源和能力,将为地球上人类可持续发展做出极其重大的贡献。月球在今后地球人类社会的发展当中将会发挥重大作用。对月球的探测从上从上世纪1958年就开始了。到目前为止,人类大概进行了108次探测,全是美国和前苏联实现的。他们完全是为了争夺空间霸权,完全是为了军事对抗。在108次探测中,成功率不足一半。整个上世纪人类一共实现了6次载人登月,全是美国实现的,有3次取样返回是苏联实现的。这是月球探测的第一个高潮。大约经历了20年的平静时期,最近又兴起了第二个高潮。人类的升空探测,除了对月球的探测以外,还包括对太阳系各个天体的探测,到现在为止大约进行了250次,主要是探测月球还有太阳系的其它行星。总之,在上世纪60年代,人类的探测是月球、火星、金星,是离地球最近的天体。到了上世纪70年代,人类开始探测木星、土星、水星等更为遥远的行星。后来开始探测火星的卫星,土星的卫星。因此,人类对太阳系的认识,对空间探测的进展是由近及远,逐步开展起来的,主要来说还是探测月球、火星和金星。
在谈到月球探测的发展趋势及其探测规划时,欧阳自远说,上世纪发射的各种探测器非常多,人类对于月球的探测只有前苏联的软着陆器和采样返回、美国的软着陆器降落和6次阿波罗载人登月。因此,人类对月球的了解是非常肤浅的。人类从月球上一共采回320公斤样品,其中,美国采回100多斤,苏联3次共采回0.3公斤。阿波罗计划对人类社会的发展带来极大效应,阿波罗当时是最大的一项科学工程,耗资256亿美元,相当于现在的20003000亿美元。阿波罗带动整个上世纪6070年代,包括液体燃料火箭、通讯技术等整整60多年世界高新技术的发展,诞生出一批新兴工业群体。阿波罗创造的3000多种技术成果应用到国民经济和人类生活的各个方面。据测算,阿波罗每投入1美元大约产出45美元,美国最新报告为114。因此,重大科学工程是带动经济发展的牵引力和火车头,。阿波罗工程有12位宇航员登上了月球。月球上已经探明没有大气。由于没有大气,便没有声音和温度的传导。1厘米的距离温差可以达到300多度。另外月球岩石有磁性,表明月球曾经有一个像地球一样的磁场,但是现在月球磁场消失了,不知道哪里去了,为什么一个行星,一个巨大的卫星,磁场会消失呢?随着时间的推移,地球磁场也会逐渐消失。因为地球内部已经固化了,没有带动母体的联动,便会丧失本身的磁场。探测表明,月球表面千疮百孔,因为它几十亿年以来裸露在上面,长期受到天体的撞击。坑的大小与撞击体大小和撞击力度成正比。38亿年前坑是比较大的,随着年代的推进,坑越来越小。科学家根据每个单位面积上杂有多少坑,就可以换算出来这块地方有多老,越老砸的坑越多,据此就可以把月球的历史编排出来。月球表面有一层土壤,非常松散,因为热胀冷缩、温差极大和各种射线的直射,很松软。宇航员踩的脚印可以保留万年以上,因为没有风和雨等任何侵蚀,土壤的厚度大概是几米到20米左右。月球的土壤非常关键,也许可以解决人类今后的能源需求。月球土壤直接受到太阳风的注入,尤其是太阳风里面的某些有用成分。最近报道月球上有水冰,但是没有明确的证据。有的地方可能会有,比如,月球南北极的坑里,因为太阳照射过来,坑的边上很高,阴影把整个坑隐上了,只要慧星砸在月球上,总有一些掉到永远照不到太阳的坑里,几十亿年来就一直保存在坑里,跟土壤混在一起,但是它的含量很低,0.3%,一块儿算起来只有66亿吨。这种冰毫无用处,谁也不会跑到负180摄氏度的地方,把所有土壤刮起来,加热生产蒸馏水,这个太不划算。月球上没有任何生命,甚至有机化合物都没有。月球上有很多矿物,但比地球简单得多。月球有非常巨大的矿产资源,是地球上所难以具备的。通过月层波波速的变化,测定其密度,表明月球的内部结构非常像地球。月球内部的密度分布是非常不均匀的。月球内部释放的能量非常微弱,也有月震,但是每年释放的能量相当于地震的一亿分之一。因此,月球是很稳定的。月球大约从46亿年前诞生以来,一直到31亿年前,一直非常活跃。那时候月球很年轻,活力很强,内部有很多很大的能量要逐步释放,所以有月震,火山爆发。但是1年以后,月球就不能动弹了,好象一个僵死的生命。所以,可以说月球是一个古老僵死的天体。月球始终停止在31亿年以前,现在所留下的都是几十亿年以来保留的记忆,任何一个行星也非常像一个人一样的,有它的诞生、青年期、壮年期、也有它的衰老期,最后也必然走向死亡,而这个死亡是指它内部没有活力和能量了,月球已经是1块大石头绕着地球转了,我们将来的地球也会逐渐变成1块大石头,完全可以计算出来,大约还要45亿年地球会变成1块大石头。那时候没有地震、没有火山,非常安静、非常祥和,而地球的表面是太阳所控制的,因此人类社会生物繁茂,人类的生活水平不知道提高多少倍,这是一个非常好的事件,当然要能抑制住自己的错误,因此生态环境的破坏,人类还必须更好的拯救自己,挽救地球,将来再开发火星,月球不是一个可栖息的地方,太严酷了。欧阳自远说,自从第一次探测高潮以后, 20年没有谁再搞探测月球。因为随着冷战的结束,苏联的解体,只有美国一个超级大国。美国觉得花钱太多,要很好总结经验,另外要有新思路,后来美国提出发展航天飞机,太空战。随着最近一个时期很多国家提出要重新探测月球,美国也提出要重返月球。上世纪90年代美国发射了两个月球探测器。现在,美国、俄罗斯、日本、英国、法国、乌克兰、巴西、印度,包括中国在内都在发展月球探测工程。联合国规定月球不能作为殖民地,不能作为哪个国家的附属土地。但是世界都是谁先拥有,谁先受益。美国这两次探测主要是探测月球的资源和能源,他们做了五种元素,主要是资源方面的工作,比如氧化铁的分布,氧化钛等等。另外月球有极其丰富的能源,月球有两种能源,一个太阳能,因为月球是超高真空状态,所以太阳能的能量密度比地球大得多,另外在月球上一天是地球上的27天半,一个半天相当于半个月,而且它可以无限制铺设太阳能电池板,所以太阳能在月球上取之不竭,而且传输方式已经解决,用微波传输。但是,太阳能终究解决不了现在六七十亿地球人口蓬勃发展的需求,社会要发展、人们的生活质量要提高,必然能源的需求也会增高。月球上还有一种能源,大家都集中精力探测月球的H3,美国科学家证明太阳是一直在进行核聚变,长期以来提供太阳系的巨大的能源。它的实质问题就是一系列的聚变反应在太阳本身产生,再加上1952年人类爆炸了第一个氢弹,所以人类想象能像核电站一样的,不让它爆炸,而让它能够发电,所以人们说一直企图实验人造太阳已经半个多世纪了,在原理上没有任何问题,而经过这50多年以来,全世界建立了200多个研究室,现在全世界正在共同完成一项计划,ITER计划,7个国家共同在法国建立一个实验反应堆,这个实验反应堆将可以产生500700兆的聚变功率。欧阳自远说,中国投入10亿美元,也仅仅是一个挂号费。H3在地球上产生不多,希望找到替代品。月球上的H3主要来自太阳风。经过实际测定,H3的含量跟铁的含量密切相关,月球表面H3极其丰富。俄罗斯的月球探测计划就有一个极其明确的目标,开发利用月球的H3,为人类以后的核聚变发电做资源。美国也有这个计划。太阳风的注入,使月壤比较均匀。嫦娥1号有一项任务,就是要做探测H3。月球中的H3总量有100万到500万吨,中国现在每年要消耗量1亿多吨石油,十几亿吨煤,还有天然气、水电等等,庞大的能源需求,假如这种发电能够实现的话,全中国的H3用量不到10吨,解决全国的能源需求,因此这是一个人们理想中的能源原料。另外月球的天然环境非常特殊,超高真空没有磁场,重力又弱,又是高洁净环境,所以月球有很多很多科学上的使用价值,生产新材料、新的生物制品。
谈到中国的探月工程,欧阳自远说,经过35年的积累,从1992以后,中国有能力探测月球了,所以1993年开始论证,完成了月球探测的必要性和可行性,以后逐步完成中国探月的发展战略和长远规划,2000年完全提出了嫦娥1号探测目标,一直到2001年,科学上准备的比较充分,开始论证工程的实施。 2001123日,国务院总理温家宝亲自批准了中国的月球探测计划,开始实施嫦娥的工程。因为中国比较穷,中国人至今没有离开地球,所有的载人航天和卫星都是绕地球转的,中国有点像足球,没有冲出亚洲,更没有走向世界。嫦娥工程是第一次脱离地球走到另外一个天域里,我国比别人起步晚了几十年,但是起点一定要与他们一样,不然就做得没有意义了。所以我们既要紧密结合国情,又要能够走向国际的前沿去做工作,这确实是很艰难的一件事情。中国的月球探测大约分为三个阶段,第一是无人探测,第二是载人探测,第三,建立月球基地,长期研究。我国目前还没有实力开展载人登月,还需要一个长期准备,连美国也还要等十几年以后,才能够载人登月,现在也没有能力载人登月。中国现在有能力把人送上月球,但是只有单程票。这是非常严肃的一件事情,必须实事求是。我国现在无人探测又分三期,第一期是绕月探测,就是现在的嫦娥1号。第二期是入月探测,就是发射着陆车在精细的地方探测。第三是在月球上采样并安全返回地球。自从中国2000年宣布要实施月球探测工程以后,美国对中国有很多的评论,他们认为中国共产党一直致力于将航天事业提升到一个很高的高度。美国布什总统在2004114日发布了美国的新太空计划,概括起来就是要重返月球,并从月球再走向火星。从明年开始起步。2008年载人登月。2005919日,美国航天局局长宣布,投资1041亿美元,2018年重新实现载人登月;2025年通过月球登上火星。为什么美国又要重返月球呢,第一,是军事上的需要。因为他们担心中国一旦实现探测月球,就能更有效地侦查和监视地面目标,控制地面军事力量,组装大型的空间军事设施,而且可以拦截和摧毁卫星和导弹,这将对美国的军事力量构成威胁。肯尼迪曾经说过,谁控制了太空,谁就控制了地球。最近美国又流行,谁控制了月球,谁就控制了环地球太空。动员多种多样的卫星、多种多样的航天力量是现代战争的特点。因此,美国人说,谁获得了太空的最后地位,谁就获得了对地球的控制权,因为最高的制高点在月球。第二,是能源和资源上的需要。俄罗斯的目的非常明确,就是要开发H3,美国也看准了月球上的能源。欧洲航天局的计划也是从月球到火星。俄罗斯的计划也很明显,也是从月球到火星。今年914日“月亮女神”在日本成功发射,日本的目的和中国相似,轨道也与中国完全相同。印度在2008年也要发射绕月探测卫星,轨道与中国极其相似,他们计划2020年登上月球。今年的发射是两个国家,一个是日本,一个是中国,明年两个国家发射绕月探测,一个是印度,一个是美国,后年是俄罗斯,所以紧锣密鼓发射绕月探测情况,为了对月球重新认识,美国2010年发射软着陆器,中国计划在2012年。欧阳自远说,中国第一期发射嫦娥1号是整体性、全球性的、综合性的来认识月球,温家宝总理多次就此做出批示,给航天工程技术人员极大鼓舞。航天工程要突破月球探测的基本技术,逐步构建月球探测卫星的航天工程,为月球后续探测工程积累经验,培养人才。可喜的是,航天专业技术队伍发展起来了,这是值得欣慰和鼓舞的。探月工程的一期目标有四个,第一是做一个三维图,得到一个月球的三维图象。第二是做月球14种元素的全球分布。对月球表面的物质成分有更深刻的认识。第三是用微波辐射器探测月壤的各种特征和厚度,核算出有多少H3。整个系统是五大系统,一是卫星系统。二是长三甲运载火箭系统。三是西昌发射场系统。四是测控系统。五是地面应用系统。月球探测器与地球卫星有一个最大的差别就是必须三重稳定,就是说所有的仪器要对月球、太阳帆板随时瞄准太阳,定向天线要时刻对准地球,但是地球、太阳、月球都在相对运动,卫星本身又在运动,所有这些三个都必须完全对准才能有效工作,必须经过精细计算,然后随着时间的演变自动获得三重稳定,这次实现得很好。嫦娥1号探测器的相机是很特殊的CCD相机,这个相机是一个镜头,可以拍三个部位,一个前势、中势和后势,一次可以得到三张照片一直推过去,从而获得它的平面,组合起来可以获得立体的,但是到了太阳光照角很低,能源不够就加上激光高度计每秒测一个点,精度是累计的,这样就可以测定月球每个点的位置。第二期发射软着陆器,降落月球地面走出一个月球车,现在我国有30多个单位在研制月球车,但是很难有成功的,因为那里的环境太恶劣了。第二次发射就可以用火箭直接打入奔月轨道。第三期要从月面起飞,然后脱离月球,奔回地球,安全着陆,每一期都有继承性,也有创新,也有更高的要求,整个的预算大家都知道大约是头一个期是14个亿元。以后多一些,但是每年不超过GDP的几万分之一。美国准备在空中对接,共同走向月球,因为飞船也要重做,所以还需要要十来年。中国实现了嫦娥奔月的梦想,月球探测将为我国的科学创新和梦想,经济的繁荣和发展提供新的机遇,也将为地球人类长期可持续发展发挥重要的支撑作用。欧阳自远最后说,嫦娥工程得到中共中央和全国人民的热情支持,并寄于殷切期望,我们深受鼓舞。探月工程技术人员一定艰苦奋斗,竭尽全力做好。

    报告持续2个多小时。报告结束后,还进行了现场提问。九三学社十一届六中全会全体与会人员共240余人聆听了报告。