12月1日深夜,嫦娥五號成功著陸月球,2日淩晨完成鑽取采樣及封裝,吸引了全球目光。那麽(me) ,中國探月工程的意義(yi) 何在,又為(wei) 世界科學做出了什麽(me) 貢獻?11月26日,中國科學院院士、中國月球探測工程首任首席科學家歐陽自遠在2020中國南京礦物與(yu) 文化高峰論壇暨礦晶鑒賞與(yu) 投資研修班上作了詳細解讀。
嫦娥五號的目標是實現中國首次月球無人采樣返回。不光中國,美國、俄羅斯、日本、德國、英國、法國、烏(wu) 克蘭(lan) 、奧地利、巴西、印度、韓國等國都提出了自己的探月計劃,全球掀起了第二次探月高潮。
其背後原因何在?歐陽自遠表示,月球的重要性超出一般人的認識。美國人說,誰控製了月球,誰就控製了環地球的太空。月球的軍(jun) 事戰略地位是地球沒法比的,使用激光武器和微波武器,隻要1.3秒就可以攻擊到地球上的目標。

月球還可以幫助解決(jue) 地球的能源問題。月球沒有大氣和磁場,太陽能的能量密度比地球高得多,而且月球永遠隻有一麵對著地球,如果能沿著月球赤道寬400公裏,長11000公裏的範圍內(nei) 修一圈太陽能發電設備,清潔能源以現在的技術就可以通過激光和微波傳(chuan) 回地球,可以供應人類所有的能源需求。
此外,核聚變發電——像太陽那樣發光發熱——是人類的終極能源解決(jue) 方案,要製造“人造小太陽”就需要用到氘和氚。地球上基本上沒有氚,需要用稀缺的氦3替代,價(jia) 格每噸40億(yi) 美元,但是太陽風在月球上留下了100萬(wan) —150萬(wan) 噸氦3,而地球如果用核聚變發電,每年隻需要100噸,可以供應地球1萬(wan) 年的能源需求。
另外,月球上還有豐(feng) 富的鈦鐵礦、稀土和鈾礦,地球上很難達到的實驗條件,以及作為(wei) 人類探索火星和更遠太空的基地。歐陽自遠說,美國2006年出台新版《國家太空政策》,稱“國家空間政策的目標是加強國家在太空的領先地位……如有必要,美國有權不讓任何‘敵視美國利益’的國家或個(ge) 人進入太空”,由此可見月球的戰略性地位有多重要。
從(cong) 嫦娥一號到嫦娥五號,中國探月工程走過了怎樣的曆程?歐陽自遠說,從(cong) 戰略上來看,中國確定了繞、落、回三個(ge) 步驟,2004年大年初一我國月球探測工程立項實施,總經費14億(yi) 元。當時北京在修地鐵新線路,每公裏造價(jia) 7億(yi) 元,去月球的成本相當於(yu) 修2公裏地鐵。
嫦娥一號是2007年10月24日發射的,就像運動員甩鏈球一樣,讓它繞地球三圈再加速甩出去,然後再以適當的速度被月球俘獲,飛得太快會(hui) 與(yu) 月球擦肩而過,飛得太慢會(hui) 被月球引力拽住並相撞,美國和蘇聯多次發射就是這樣失敗的。
嫦娥一號從(cong) 地球到月亮花了13天14個(ge) 小時19分,飛206萬(wan) 公裏,最終離月球200公裏,工作了一年零四個(ge) 月。通過激光測距儀(yi) 一秒鍾測一個(ge) 點,嫦娥一號拍到了世界上最好的全月圖,同時分析了月球上14種元素、礦物與(yu) 物質類型的含量和分布,測出月球上氦3的儲(chu) 量為(wei) 103萬(wan) —129萬(wan) 噸,此外還探測了4萬(wan) —40萬(wan) 公裏間的地月空間環境,突破了大量關(guan) 鍵技術,所有成果無償(chang) 提供給國內(nei) 高校和研究院所,一年前上網供全世界使用。
嫦娥二號2010年發射,5天飛了30萬(wan) 公裏就到了月球軌道,繞月飛行的高度降到了100公裏。嫦娥二號拍攝了全分辨率最高的月球圖,全世界都在用。因為(wei) 燃料足夠,它飛到太陽和地球第二拉格朗日點,在距離地球150萬(wan) 公裏的軌道上觀測太陽235天,得到了人類有史以來對太陽觀測的最好數據。它還飛到距離地球1000萬(wan) 千米的地方,為(wei) 名為(wei) “圖塔蒂斯”的小行星拍照,二者的距離隻有860米,可以說是“間不容發”。現在嫦娥還在離我們(men) 五六億(yi) 公裏的飛行,並於(yu) 2029年回到地球。
2013年發射的嫦娥三號進行了落月探測,著陸地點在月球虹灣,由於(yu) 著陸的機會(hui) 稍縱即逝,因此全過程由人工智能自主進行。這個(ge) 難度有多大呢?歐陽自遠介紹說,在4公裏見方的降落範圍內(nei) 有10000多個(ge) 撞擊坑,著陸器在100米左右的高度懸停3次,確定著陸點後下降到4米高,再關(guan) 掉發動機落在月球上,然後著陸車“玉兔一號”自己開下來。整個(ge) 計劃執行得非常完美。“玉免一號”上安裝了很多儀(yi) 器,一台天文望遠鏡使人類第一次在月亮上觀測天文,一台望遠鏡觀測地球,一台雷達掃描月球地層,取得了很多前所未有的數據。習(xi) 近平總書(shu) 記評價(jia) 道:“嫦娥三號任務圓滿成功,為(wei) 我國航天事業(ye) 發展樹立了新的裏程碑,在人類攀登科技高峰征程中,刷新了中國高度。”
經過申請,國際天文聯合會(hui) 批準把嫦娥三號著陸地點命名為(wei) 廣寒宮,周邊三個(ge) 較大的隕石坑被命名為(wei) “紫微”“天市”和“太微”。
嫦娥四號2018年12月發射,實現了人類首次在月球背麵著陸。由於(yu) 地球無法與(yu) 月球背麵直接通信,因此我國先發射一顆“鵲橋”衛星,在離月球6.8萬(wan) 公裏的地方聯係著地球和月球。嫦娥四號落在了馮(feng) ·卡門撞擊坑,那裏是月球背麵最大的撞擊盆地,撞擊時間是41億(yi) 年前,深度超過12公裏,剝開了月球最古老的地層,我們(men) 就能以實際觀測數據來研究月球45億(yi) 年前是如何形成的。嫦娥四號降落的地點被命名為(wei) 天河基地,這是繼美國阿波羅基地之後的第二個(ge) 月球基地,周邊三個(ge) 大坑被命名為(wei) 織女、河鼓和天津,旁邊的高山被命名為(wei) 五嶽之首的泰山。到目前為(wei) 止“玉兔二號”已經在月球上工作了22個(ge) 月。

今年11月24日,嫦娥五號發射。歐陽自遠說,嫦娥五號著陸之後先用鏟子取月球表麵的土壤,再打一個(ge) 鑽孔,土壤和岩石樣本就留在鑽孔裏。接著返回艙將從(cong) 月球上起飛,通過人工智能和飛船對接,踏上返程之路。
如果飛船按10公裏/秒的速度衝(chong) 進地球大氣層,就會(hui) 被燒毀,所以特地設計了“打水漂”的方式,讓嫦娥五號在大氣層頂部彈跳幾次,達到減速的目的,最終打開降落傘(san) ,落在內(nei) 蒙古的四子王旗。
歐陽自遠表示,按計劃嫦娥五號將在月球呆5個(ge) 月,攜帶2公斤月球樣品返回,取樣返回目前隻有三個(ge) 國家做了,美國6次帶回382千克,蘇聯帶回0.336千克,中國要在新地點,遠離美國和蘇聯取樣地點的風暴洋西北部,距離美國取樣點1000公裏以外。科學家們(men) 期望那裏能發現20億(yi) 年前的玄武岩,這意味著月球活動期延續到20億(yi) 年前,而不是原來的30億(yi) 年,那將是了不起的發現。
嫦娥五號被稱作是收官之作,這之後就準備建設月球科研站,為(wei) 2030年載人登月作準備,把五星紅旗插在月球上。
交匯點記者 王宏偉(wei)
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