承前啟后 穩(wěn)步推進(jìn)————專訪月球應(yīng)用科學(xué)首席科學(xué)家嚴(yán)俊

□ 本刊記者 張 濤

在我國“嫦娥二號”探月衛(wèi)星發(fā)射前夕，月球應(yīng)用科學(xué)首席科學(xué)家嚴(yán)俊接受本刊記者專訪，全面介紹了“嫦娥二號”科學(xué)目標(biāo)、探月對天文學(xué)研究的推動作用以及國家天文臺所做的工作。他說，“嫦娥二號”是承前啟后的，我的工作也一樣。

問:“嫦娥二號”的科學(xué)目標(biāo)是如何設(shè)定的？

答：人類探月大致分“探、登、駐”三個階段。“探”就是對月球進(jìn)行探測，“登”就是載人登月，“駐”就是在月球建立長期的基地。我們目前進(jìn)行的是探月的第一階段工程，分為繞月探測、軟著陸探測和采樣返回。

“嫦娥二號”是“嫦娥一號”和“嫦娥三號”的橋梁，原來是“嫦娥一號”的備份星，經(jīng)過適應(yīng)性改造研制而成，是為“嫦娥三號”提供先行性試驗?！版隙鸲枴钡目茖W(xué)任務(wù)是根據(jù)探月工程領(lǐng)導(dǎo)小組的要求，在原月球應(yīng)用科學(xué)首席科學(xué)家歐陽自遠(yuǎn)院士直接組織下，由中國科學(xué)院牽頭負(fù)責(zé)論證最后設(shè)定的。

問：“嫦娥二號”的科學(xué)目標(biāo)與“嫦娥一號”區(qū)別是什么？

答：“嫦娥二號”科學(xué)目標(biāo)是“嫦娥一號”的延續(xù)和深化?！版隙鸲枴钡挠行лd荷，除了CCD立體相機(jī)，大多數(shù)都保留了原來的技術(shù)狀態(tài)，或者只做很小的適應(yīng)性改造。

“嫦娥一號”的科學(xué)目標(biāo)從1993年開始論證，得到各方面專家的高度認(rèn)同。所以在設(shè)定“嫦娥二號”的科學(xué)目標(biāo)時明確了三項基本原則：一是堅持服務(wù)后續(xù)的工程；二是在探測上有所深入，探測精度上有所提高；三是在探測任務(wù)上有所取舍。

“嫦娥一號”主要是研制和發(fā)射我國第一顆探月衛(wèi)星，初步建設(shè)一個月球探測航天系統(tǒng)，初步掌握繞月探測的基本技術(shù)，首次開展月球科學(xué)探測，為后續(xù)探月積累經(jīng)驗?！版隙鸲枴敝饕菫椤版隙鹑枴遍_展先行性試驗，增強(qiáng)探月能力，推動技術(shù)發(fā)展，對“嫦娥三號”的備選著陸區(qū)進(jìn)行高精度成像，為后續(xù)探測做準(zhǔn)備。

“嫦娥一號”有四大科學(xué)目標(biāo)，研制了八種有效載荷：一是獲取月表三維立體影像，這是由CCD立體相機(jī)和激光高度計完成的;二是探測月表的元素含量分布和物質(zhì)組成，主要由伽馬射線譜儀、X射線譜儀和干涉射線光譜儀完成;三是探測月壤特性，主要通過微波探測器探測月壤的厚度;四是探測地月空間環(huán)境和月球空間環(huán)境，這是由高能粒子探測器和太陽風(fēng)離子探測器完成的。

在這個基礎(chǔ)上，“嫦娥二號”的科學(xué)目標(biāo)有所深化，主要不同有：第一，從發(fā)射來講，“嫦娥一號”要經(jīng)過調(diào)相軌道再進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，“嫦娥二號”直接進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道。第二，“嫦娥一號”是距離月表200公里的圓形極軌進(jìn)行探測，“嫦娥二號”是兩種模式，一是在100公里的圓形極軌道探測，還要在一個近月點15公里、遠(yuǎn)月點100公里的橢圓軌道進(jìn)行探測。第三，“嫦娥二號”開始探測時正好是太陽活動峰年。第四，“嫦娥一號”的壽命是一年，實際壽命是494天，其中環(huán)月運行482天，“嫦娥二號”的設(shè)計壽命是半年。第五，“嫦娥一號”奔月途中，由于單粒子鎖定，有效載荷沒有開機(jī)，“嫦娥二號”奔月過程中，部分科學(xué)有效載荷要開機(jī)，如探測地月空間環(huán)境的儀器，要對38萬公里的空間環(huán)境進(jìn)行探測。

問：“嫦娥二號”的科學(xué)探測儀器進(jìn)行了哪些比較大的調(diào)整？

答：首先是CCD立體相機(jī)?！版隙鹨惶枴钡姆直媛适?20米，這次提高到優(yōu)于10米，對于“嫦娥三號”著陸區(qū)的探測要優(yōu)于1.5米。為了達(dá)到這個目標(biāo)，對有效載荷進(jìn)行了適應(yīng)性改造。與“嫦娥一號”相比，CCD相機(jī)是重新研制的，數(shù)據(jù)接收的碼速率從3 兆提高到6到12兆，激光高度計測距的頻率提到5赫茲。

對探測月球表面的元素含量和物質(zhì)組成的伽馬射線譜儀、X射線譜儀、干涉射線光譜儀，一是提高精度，大約4倍；二是正好在太陽活動峰年期間，性能會提高。

“嫦娥一號”設(shè)定探測14種月表元素，這次調(diào)整了，重點探測月表天然放射性元素，鈾、釷、鉀、硅、鎂、鈣、鋁、鈦等9種元素的含量。為此也進(jìn)行了一些改造，更換了X射線譜儀和伽馬射線譜儀的晶體，靈敏度有很大的提高。

在進(jìn)行地月空間環(huán)境探測的時候，主要利用高能粒子探測器和太陽風(fēng)離子探測器。由于單離子鎖定事件，在飛行途中，“嫦娥一號”上的這兩種儀器沒開機(jī)，這次在奔月途中要開機(jī)，補(bǔ)充獲取地月空間環(huán)境數(shù)據(jù)，為后續(xù)探月打下基礎(chǔ)。

問：探月工程對天文學(xué)和基礎(chǔ)科學(xué)有哪些促進(jìn)作用？

答：探月工程不但促進(jìn)了我國航天技術(shù)的跨越式發(fā)展，也促進(jìn)了我國天文學(xué)和其他基礎(chǔ)科學(xué)，如材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、空間物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)的全面發(fā)展，還帶動了這些科學(xué)的交叉融合滲透。

具體到天文學(xué)方面，探月工程的精密軌道設(shè)計，更加精確的測定需求，必然促進(jìn)天體測量學(xué)和天體力學(xué)的深入發(fā)展。有一段時間，天體測量慢慢在萎縮，要不是航天工程和深空探測，就會更加萎縮了。

天線產(chǎn)品實施安裝

月球探測還促進(jìn)了深空探測科學(xué)、宇宙科學(xué)、行星科學(xué)等天文科學(xué)的深入發(fā)展。探月可以促進(jìn)對太陽系演化的探討，太陽系包括行星、彗星、小行星，還有月球。太陽系整個年代是40多億年，月球在30多億年前就停止活動了，保持了30多億年的狀態(tài)，可以從中研究整個太陽系的形成和演化歷史。

月球沒有電磁波和光污染，可以在月球建立全波段的天文臺，實現(xiàn)天文學(xué)家的夢想。地球上由于電磁波的干擾，能進(jìn)行天文觀測的窗口很有限。我國的月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡正在由國家天文臺研制，與地面上的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡沒什么不同，主要是為適應(yīng)月球的空間環(huán)境做出相應(yīng)的調(diào)整。

還有，在“嫦娥一號”研制的時候，我們天文界在云南昆明和北京密云建立了兩個射電望遠(yuǎn)鏡，這也是我國目前最大的兩個射電望遠(yuǎn)鏡，上海天文臺還正在建立65米的，新疆烏魯木齊還要建立80米的。此外還可以促進(jìn)一些儀器的發(fā)展。

問：國家天文臺是如何支持地面應(yīng)用系統(tǒng)工作的？

答：地面應(yīng)用系統(tǒng)是探月工程的五大系統(tǒng)之一，是一個源頭，又是一個終結(jié)地。跟其他系統(tǒng)不一樣，其他系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)的期間比較短暫，地面應(yīng)用系統(tǒng)是從始至終都在工作。

地面應(yīng)用系統(tǒng)的任務(wù)包括牽頭負(fù)責(zé)科學(xué)目標(biāo)的論證與制定；負(fù)責(zé)科學(xué)探測計劃的制定；負(fù)責(zé)衛(wèi)星有效載荷的在軌運行管理；負(fù)責(zé)科學(xué)探測數(shù)據(jù)的接收、存儲、分析、處理、各種數(shù)據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)；各類數(shù)據(jù)圖像的制作、各類數(shù)據(jù)產(chǎn)品的應(yīng)用研究等；負(fù)責(zé)完成工程任務(wù)上規(guī)定的科學(xué)目標(biāo)任務(wù)；牽頭負(fù)責(zé)科學(xué)探測數(shù)據(jù)的深化研究與應(yīng)用；依據(jù)授權(quán)，負(fù)責(zé)各類科學(xué)探測數(shù)據(jù)產(chǎn)品的發(fā)布。

國家天文臺是全力支持地面應(yīng)用系統(tǒng)工作的。首先在人財物方面提供保障支撐。地面應(yīng)用系統(tǒng)現(xiàn)在大約有80多人的團(tuán)隊，最近又從國外引進(jìn)了兩個研究行星科學(xué)的專家，這是為今后開展對火星、金星、彗星和小行星的探測做人才準(zhǔn)備。

天文臺的黨委書記一方面是地面應(yīng)用系統(tǒng)的總指揮，也是探月工程總體部的主任，兩個一把手親自抓探月工程。

首席科學(xué)家并不是直接搞研究，而是要組織最好的科學(xué)力量開展研究。我作為新任的首席科學(xué)家也有一個不斷學(xué)習(xí)的過程，特別是向前任首席科學(xué)家歐陽老師學(xué)習(xí)，包括向他們的學(xué)生學(xué)習(xí)。

“嫦娥二號”是承前啟后的，我的工作也一樣。