嫦娥再奔月

　　在上期的《阿波羅“陰謀”》中，中國探月計劃一期工程首席科學家歐陽自遠院士為我們解開了籠罩在阿波羅計劃上的種種疑點，也展現(xiàn)了人類重返月球的堅定信心。
　　那么，月亮上到底有什么在吸引我們，而中國人又如何踏上月球呢？本期，歐陽院士繼續(xù)為我們講述——
　　
　　月球的魅力
　　1972年12月，美國的阿波羅17號完成了迄今為止人類最后一次登月。在這之后20多年時間里，美國人沒有再做月球探測，而把主要精力轉(zhuǎn)向了發(fā)展空間站、研制航天飛機和火星探測。但在進入21世紀前后，全世界十幾個國家又紛紛提出探月計劃，掀起了新一輪探月高潮。
　　月亮上到底有什么東西在吸引人類呢？我歸納了一下，大概有這么幾個方面的原因。
　　第一，月球上有著極其豐富的礦產(chǎn)資源，如鈾、釷、稀土、磷、鉀、鐵和鈦等。比如，我們現(xiàn)在用來制造飛機、火箭等都需要金屬鈦，我國四川攀枝花這個地方的鈦鐵礦儲量就占到全國的90.5%、全球的35.2%；但是在月球上，鈦鐵礦分布的范圍相當于一個中國的面積！
　　第二，大家都知道，地球上的煤、天然氣和石油等不可再生的“化石能源”都面臨著枯竭的危機，我們把這些都開采完了以后該怎么辦？當然，人類將開發(fā)應用一系列可再生能源——水力發(fā)電、太陽能、風能、生物質(zhì)能，等等。除此之外，我們還有月球。比如太陽能，因為月球沒有大氣，沒有云層遮擋，太陽光直射月球表面，單位面積的能量密度比地球上大得多，再加上月球的一個白天就相當于地球半個月的時間，只要在月球上經(jīng)度相距120°的地方建三個并聯(lián)式太陽能發(fā)電站，就可以不間斷地向地球輸送電能。日本一位科學家設想，沿月球的赤道鋪設一圈太陽能電池板，就像給月亮系一條“腰帶”，轉(zhuǎn)換成的電能用微波和激光傳回地球，就可以滿足今后全人類的全部用電需求。
　　現(xiàn)在世界上很多科學家正在研究可控核聚變發(fā)電，如果能夠?qū)崿F(xiàn)，一種叫“氦-3”的元素將是很好的原料，用100噸氦-3發(fā)出來的電就可以滿足全世界全年的能源需求。地球上的氦-3總共只有15噸左右，但我們的嫦娥一號已經(jīng)初步探明，它在月球土壤中的含量至少有100萬噸，足夠人類使用上萬年。
　　第三，月球有著特殊的空間環(huán)境，我們可以利用它做很多在地球上不容易進行的工作。比如在這個微重力、無磁場而且無污染的環(huán)境里生產(chǎn)新型合成材料或生物藥品，將會獲得混合非常均勻的產(chǎn)品。再比如月球上沒有大氣，地基穩(wěn)定，是非常理想的天文觀測場所。月球引力只有地球的六分之一，從這里發(fā)射升空探測器要比在地球上容易得多并且節(jié)省燃料。另外，月球還可以作為我們監(jiān)測地球的“制高點”……
　　
　　中國人的探月三部曲
　　中國人的探月之路，將分三步走，概括起來就是“探”“登”“駐”三個字。
　　第一階段是“探”，也就是進行無人月球探測。為了保證把航天員成功送上月球，我們必須先把來去月球的“路”給摸清楚，關(guān)鍵技術(shù)都解決。第二階段是“登”，實現(xiàn)載人登月。第三階段是“駐”，也就是說我們要建立月球基地，讓航天員可以在月球上居住和工作，開發(fā)利用月球的資源、能源和環(huán)境，為人類社會的可持續(xù)發(fā)展服務。
　　我們正在進行的“嫦娥工程”，正處在“探”這個階段。它不是一蹴而就的，也分為三個小的步驟：
　　“繞”：要全面地了解月球，就必須派出探測器，環(huán)繞月球飛行一年以上，對月球進行綜合性和整體性的探測。
　　“落”：我們的探測器要在月球表面“軟著陸”，并在月球上活動，進行實地精細考察。
　　“回”：探測器不但要在月球上“軟著陸”，還要在進行探測和取樣后安全返回地球，帶著月球樣品回來供人們研究。
　　這三步無人月球探測工作做完后，我們就會把中國的航天員送上月球；但在這之前，必須把“前三步”老老實實地做完、做好。
　　
　　嫦娥兩姐妹
　　2007年10月24日18時05分，我們的嫦娥一號準時發(fā)射升空。它繞地球飛行5圈后，通過加速甩脫地球，進入奔月軌道，奔向遙遠的月球。它成功地完成了中國無人探測月球的第一步，也就是“繞”的任務，并創(chuàng)造了好幾項“世界第一”——
　　嫦娥一號繞著月球一圈圈地運行，飛了一年零四個月，把月球的全貌都“看”到了。利用它傳回的數(shù)據(jù)，我們第一次制作出高精度的“全月球影像圖”。以前其他國家也通過探月制作過“月球全圖”，但沒有一張是“全覆蓋”的，都有很多“空隙”。迄今為止唯一一張真正的“全圖”，是嫦娥一號、是中國人做出來的。
　　還有就是上面已經(jīng)提到的，嫦娥一號除了測量月球表面的化學成分和礦物分布，還測量了它的土壤層厚度，第一次比較精確地計算出月球上氦-3的資源量。嫦娥一號還獲得了海量的近月空間環(huán)境的科學數(shù)據(jù)，以及不少新發(fā)現(xiàn)。
　　嫦娥一號在完成它的歷史使命后，于2009年3月1日在精確控制下撞向月球，完成了“硬著陸”。它在撞擊過程中仍然堅持工作，一邊飛一邊拍照，獲得了1469千米的三維影像，直到“生命”結(jié)束的那一刻。國際上共有6次“撞月”，嫦娥一號是取得資料最完全的一次。
　　今年發(fā)射的嫦娥二號，外形、重量和嫦娥一號差不多，實際上它是嫦娥一號的備用衛(wèi)星，可以說它倆是一對“孿生姐妹”。但嫦娥二號比它的“姐姐”更加神通廣大——首先是飛得更快，它將不再像“姐姐”那樣先繞地球飛幾天，而是直接飛向月球；其次是靠得更近，嫦娥一號距月面的高度是200千米，而它將下降到100千米；第三是看得更清，它所攜帶的照相機的空間分辨率比嫦娥一號提高了10倍以上，從120米提高到了小于10米。
　　比起這些進步來，其實最激動人心的是，嫦娥二號的發(fā)射標志著中國的無人月球探測正式邁出了第二步——落月探測。
　　
　　展望嫦娥三號
　　嫦娥二號之所以擁有這樣的本事，是因為它要執(zhí)行一個非常重要的任務，那就是為嫦娥三號登陸月球做先導——首先，嫦娥三號將要準確地降落在月球的某一個位置，嫦娥二號必須對這個降落區(qū)的地形地貌進行非常精細的探測；其次，嫦娥三號要實現(xiàn)安全的“軟著陸”，嫦娥二號也要對其中的關(guān)鍵技術(shù)進行“演習”。
　　讓我們來展望一下嫦娥三號吧。
　　嫦娥三號將于2013年發(fā)射，它將“軟著陸”在月球表面指定的著陸區(qū)。我們知道，月球是沒有大氣的，也就不可能使用降落傘。那么怎么保證它既能降下去，又不會摔壞呢？我們的辦法是讓它一邊降落一邊用發(fā)動機反推，慢慢降低它下降的速度；到離月球100米時，下降速度降低到零，暫時處于懸停的狀態(tài)；這時地球上的工作人員已經(jīng)很難控制了，但不要緊，著陸器具備很高的智能，我們請它自己選擇一塊平地降下去；距月面4米高時，著陸器下降速度降低到零，這時關(guān)閉發(fā)動機，以免發(fā)動機噴射的氣流沖擊月面的土壤塵埃，然后以自由落體的方式“軟著陸”在月面上。
　　安全著陸后，著陸器上會走出一輛月球車來，它是我國智能最高的機器人，會自己選擇行走路線，自己爬坡、越障。而且，它不光能走來走去，還會自己尋找最有探測價值的地方，用各種儀器進行觀察、分析、測試。與此同時，著陸器也將進行就位探測，并把數(shù)據(jù)傳回地球。
　　在這里，嫦娥三號會遇到一個“麻煩”——怎么過夜。月球上的夜晚很嚴酷：一來非常寒冷，零下180攝氏度，所有的電子設備都會被“凍死”；二來非常漫長，一黑就是半個月。怎么辦呢？我們必須給它供電加溫，使它保持在零下40攝氏度以上。但是，我們國家現(xiàn)在哪怕最先進的電池都無法提供它“冬眠”半個月所需的電量。所以我們正在研制一種全新的原子能電池，它可以一直工作30年，以確保我們的月球車能夠在漫漫寒夜里安全、舒服地“睡眠”，等太陽重新升起的時候醒過來接著干活，多為我們做一點貢獻。
　　
　　夢想并不遙遠
　　我們已經(jīng)實現(xiàn)了“繞”，馬上要實現(xiàn)“落”，接下去就是“回”。中國人不但有本事到達月球、登陸月球，還要派一個機器人上去打鉆井，收集樣品，然后著陸器自動點火發(fā)射，離開月球表面，跟等候在月球軌道上的軌道器對接，最后甩掉一部分東西，再啟動發(fā)動機，奔向地球。
　　等到探月工程的這三期任務完成后，就可以證明我們中國人既能上得去，干完活兒后還可以安全返回，這時我們就可以送人上月球了。不但如此，我們還要建立自己的月球基地，來開發(fā)利用月球的資源、能源和環(huán)境，為全人類的和平發(fā)展做貢獻。
　　我們的很多科學家都正在為實現(xiàn)這樣的目標而夜以繼日地工作，這一天離我們不會很遙遠。但是，現(xiàn)在的中學生要記住了，將來的重任必將落在你們這一代人身上，希望你們持續(xù)努力，打好基礎，胸懷大志，報效祖國，相信你們會比我們做得更出色！
　?。ǜ兄x上海市科學技術(shù)協(xié)會和上海世博會公眾參與館對本文的支持與幫助。）