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中国为什么要探测月球

发布时间:2011/9/27 19:41:44|来源:文明杂志社|分享到:
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地球上的人类只能看到月球面貌的一半,但在人们的心目中,月球是非常圣洁的。月球一直伴随着地球的沧桑变化,也一直伴随着人间的悲欢离合。自古以来有很多的神话和无数的诗词歌赋赞美月球,中国人给月球至少起了50个好听的名字。

从上世纪的1959年开始到1976年,人类一共发射了108个月球探测器,成功率不到一半。人类实现了6次载人登月,12名全是美国的宇航员登陆了月球。现在人类一共得到了382公斤来自月球的岩石和土壤样品。另外在南极的大冰盖里和一些沙漠里还找到了26块从月球掉到地球上的石头。虽然人类对月球进行了108次探测,但是对月球的了解仍然是很肤浅的。

美国的阿波罗登月一共花了256亿美元,大约合现在2000多亿美元,它导致了一大批科技工业群体的诞生,带动了整个上世纪20年的全部高新技术的发展。阿波罗产生了3000多项技术,到现在人类仍然受益匪浅,其投入产出比是114。它是一项科学工程,同时取得了巨大的经济效益。由于阿波罗的胜利,苏联在空间的霸权争夺上彻底失败了,从而影响到冷战的结束甚至苏联的解体。现在网上有传言说,美国阿波罗登月是假的,是在摄影棚里拍的,我可以负责任地说阿波罗登月是真的,而且我还研究过它在月球采集的样品。

经过长期的探索,人们知道了月球上是真空状态:没有声音的传导,没有任何声响;没有空气,无法传播热量,所以照着太阳的地方是110℃?130℃,没有照着太阳的地方为-130℃?-150℃;月球曾经有过磁场,但现在磁场消失了,这证明月球内部是一个固体状态,就是一块大石头。月球表面由于没有大气,被砸得千疮百孔。月球上一公里以上的撞击坑就有33000多个,坑坑洼洼的。另外月球表面有320米厚的土壤,这层土壤将能够为人类提供上万年的能源需求。

月球上最近发现有冰,怎么会有冰呢?因为在月球上有太阳永远照不到的地方,我们称为永久阴影区。当由冰块与尘土组成的彗星砸到月球上,碎块向四处溅射,溅射到永久阴影区的碎块就永远被保存下来。但是这些冰毫无用处,因为其在土壤中的含量仅0.3%左右。

月球有点像一个临死的躯壳在喘息着,因为月球内部已经没有岩浆和火山活动了,月震活动也很微弱。月球自46亿年前形成以来到距今31亿年之间是很活跃的,生命力旺盛,到距今31亿年以来,月球再也没有强烈的活动了。它是一个古老的、僵死的星体,内部的能量已经衰竭,它保留了在31亿年以前最古老的状态,不像地球还有强烈的岩浆活动、火山喷发、地震活动和板块运动。

在上世纪六七十年代,月球经过了18年的密集探测,但其目的是两个超级大国出于冷战的需要和对空间霸权的争夺。随着冷战的结束和苏联的解体,大家认为第一次月球探测的高潮虽然获得了很多认识,但是花钱太多,效率太低,水平不高。1994年以后,新的月球探测思路又开始萌芽了,很多国家提出要重返月球,包括美国、俄罗斯、日本、德国、英国、巴西、乌克兰、印度,当然也包括中国。月球条约规定它不属于任何国家,谁先利用谁先获益。

月球上有丰富的能源。一种是太阳能,月球的一天是一个月,白天是半个月,晚上是半个月,加之没有任何云层的遮挡,太阳直射表面,可以无限制地安装太阳能电池板。按月球的经度每120度建立一个太阳能发电厂,三个发电厂并联,永远至少有一个发电厂会被太阳照着发电,这些电可以通过微波发射到地球来。

另外一种能源是人类未来将要实现的可控核聚变发电的原料氦-3。全地球只有15吨左右的氦-3。月球表面的土壤每天接受太阳的辐射,太阳风里含有一种气体氦-346亿年以来不断地富集在月球土壤里。根据现在的估算,月球土壤里大约含有100?500万吨氦-3。假如这种发电能够成为现实的话,中国一年的发电量需要的氦-3约为10吨,全世界用量约为100多吨。如此推算,月球上的氦-3可以供人类上万年的需求。几十年后可控核聚变发电商业化,它将成为人类社会长期、稳定、廉价和安全的能源原料,能支持地球上万年的能源需求。

月球表面属于超高真空、没有大气活动、没有声响;月球没有磁场,地基稳定,重力场只有地球的六分之一;没有污染,是很好的科学观测基地,是研制新型材料和特殊生物制品的好场所;月球还是人类空间活动的前哨站和转运站,是登上火星的跳板。

中国的月球探测经历了三个阶段。我们花了35年的跟踪调研,培养了一支队伍,打下了坚实基础。很多人说十年磨一剑,我们用了35年。另外用了10年艰难论证,然后花了三年半左右实施。2004年是启动年,2005年是攻关年,2006年是决战年,2007年是决胜年,今年下半年一定能发射,来实现我们民族的梦想。

月球探测是高新技术的集成和应用,不管美国的机遇号、勇气号火星车技术如何先进,但是它们干的活儿是地形地貌拍照,看有没有过去水流活动的证据,岩石是不是层状构造等等,主要是很粗浅的普通地理学和普通地质学研究的问题,因而月球和火星探测很多首席科学家都是地球科学家。

1992年,国家已经立项了载人航天项目,我们认为中国有能力进行月球探测,所以从1994年开始,进行了中国月球探测的必要性、可行性论证,中国月球探测的长期规划论证,第一期的科学目标与有效载荷配置论证,研制总要求的论证等。一直到2002年国家组织了立项的论证,2004年春节期间,温家宝总理批准我们国家的第一次月球探测方案,总经费14亿人民币,这14亿人民币就是我们北京市修两公里地铁的全部经费。我们的起步很晚但是起点一定要高,一定要坚持有特色、有创新,要突出重点,一定要紧密地结合国际的发展,又要结合自己的国情,做出中国人的特色来。

中国的月球探测分为三个阶段,第一是无人探月的阶段,第二是载人登月的阶段,第三是把月球作为基地,进行研究开发的阶段。

无人探月阶段,分三期实现。第一期,为了全面了解月球,我们要发射绕月探测卫星,全球性、整体性和综合性地探测月球;第二期是落月探测,发射着陆器与月球车,进行区域性的精细的就位探测与巡视探测;第三期,要发射着陆器与月球车,进行区域性的精细的就位探测与巡视探测,并采集样品,然后返回地球。我们的总指挥栾恩杰说过,中国现在有能力把宇航员送到月球上去,但是只有单程票,回不来。美国的载人登月计划是2018年,今后10年内,全世界没有一个国家有能力实现载人登月。有些人很着急,但是科学要循序渐进。

中国的嫦娥1和日本的月神号月球探测卫星在今年发射,明年将发射美国的月球探测轨道器和印度的月船一号月球探测卫星。2010年美国的月球软着陆器发射,2012年中国将发射软着陆器和月球车。2006421,布什和胡锦涛主席会谈,他们一致认为两个国家在空间探测领域要合作。美国航天局的局长确实一年以前到中国谈判了,但是没有取得任何实质性进展。

嫦娥1月球探测卫星在科学上要做四件事情:要做一个全世界最好的月球表面立体地形图;探测14种元素的全月球分布,有的国家做了5种,我们力争做得多些;要把全月球的土壤厚度测出来,研究土壤的特性,估算氦-3的资源量,这项工作别的国家还没做过;还有地球——月球空间40万公里以内的环境探测。现在所有的探测仪器都已装上了卫星。嫦娥工程一共分五大系统,都整装待发,准备执行任务。

嫦娥工程有几个难点。第一,轨道很难设计。因为一个月只有一次零窗口的发射机会,而这一次当中又只有某个35分钟是合理的时间,也就是说一个月只有35分钟可以发射,若偏离零窗口的时间超过35分钟,调整到设计的标准轨道要消耗更多的燃料。科学家已经想办法克服了这个困难。

第二个难点是三轴稳定。也就是太阳帆板要对准太阳,通信天线要对准地球,探测仪器要对准月球。但是太阳、地球和月球一直在运动,相对位置一直在变化。这个难点也得到了解决。

第三,从地球到月球,38万公里太远了,很难测准。我们过去有非常好的测控系统,但是毕竟有限。我们又加了一套系统,用了四个全国最大的射电望远镜,几个望远镜联合起来进行甚长基线干涉测量来测定卫星的位置,达到我们的目标。

第四,几十万公里的信号传输下来衰减得很厉害,一定要有大功率的大天线接收数据。我们新建了一个直径50的天线和一个直径40的天线,用来接收科学数据,现在工作非常正常。我们全部的数据都要提交给全国的科学家,因为这是国家的项目,用的是纳税人的钱。我们已经组织59所高校、30个研究院所的专家们,成立了绕月探测科学应用专家委员会。全部探测数据,专家们要什么数据,只要我们有都提供,充分利用全部科学数据,做出高水平的研究成果。因为做出来的成果是中国的,是中华民族的,我坚信中国一定会作出突出的成就。

月球探测将为我们国家的科学创新、技术突破、经济发展繁荣提供新的机遇,也为人类的深空探测做出贡献。嫦娥工程得到了公众的支持和厚望,我们深受鼓舞,一定艰苦奋斗,竭尽全力工作。我们也希望专家学者和青年学子们,能够投入到探索宇宙的奥秘和嫦娥工程的行列中来,为人类社会的持续发展和美好前景,为中华民族的振兴和繁荣昌盛作出历史的贡献。
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