十六年，走出一條中國特色探月路

文/ 賀喜梅

▲ 嫦娥五號探測器試驗隊員迎接嫦娥五號返回器“回家” 李淑姮攝

自1978年美國向我國贈送1克月球巖石樣品以來，我國科學(xué)家對其中的0.5克進(jìn)行了研究分析。其間，不斷有人感慨：“僅靠別人的二手資料，我國的科學(xué)水平就會永遠(yuǎn)落在別人的后面。”

這一局面在2004年得到了根本性改變。在黨中央、國務(wù)院的批準(zhǔn)下，名為“嫦娥工程”的中國探月工程正式實施，“繞、落、回”三步走被明確為發(fā)展路徑。

16年來，從嫦娥一號到嫦娥五號，我國探月工程取得了“六戰(zhàn)六捷”的戰(zhàn)績，建立起完善的探月工程體系，走出了一條中國特色的探月之路；從首幅高分辨率全月圖到首幅月球剖面圖，中國科學(xué)家獲得了大量珍貴的探測數(shù)據(jù)。

從跟跑、并跑到領(lǐng)跑

月球蘊(yùn)藏了地球、太陽系起源和演化的無窮奧秘，擁有豐富的特有資源，也是人類走向深遠(yuǎn)空間的前哨崗和試驗場。1958年至1976年，美、蘇兩國代表兩大陣營掀起了第一輪探月高潮，最終以美國的勝利而告終。1994年至今，多個國家和組織紛紛加入月球探測行列，開啟了延續(xù)至今的第二輪探月高潮，美國更是高調(diào)宣布計劃讓航天員重返月球。月球已成為國家利益新的戰(zhàn)略制高點。

“如果我國的月球探測活動取得一些成果，在國際上討論《月球協(xié)定》的修訂和分享月球權(quán)益時，將有更大的發(fā)言權(quán)，就能更有效地維護(hù)我國在月球的合法權(quán)益，否則就沒有發(fā)言權(quán)?！敝袊皆鹿こ淌兹慰傇O(shè)計師、“共和國勛章”獲得者、中國航天科技集團(tuán)有限公司高級技術(shù)顧問孫家棟說。

2007年10月24日，中國人第一次將嫦娥一號衛(wèi)星送至200公里環(huán)月軌道繞月飛行，圓滿完成了第一步“繞”的任務(wù)。嫦娥一號獲取了一張120米分辨率全月球立體影像圖，這在當(dāng)時是全世界最好的。2010年，嫦娥二號衛(wèi)星更是提供了全月球7米分辨率的立體影像圖。

僅僅時隔3年，2013年嫦娥三號探測器就實現(xiàn)了我國首次地外天體軟著陸，著陸器與“玉兔號”月球車在月面開展了人類首次聯(lián)合探測。一批中國元素永遠(yuǎn)鐫刻在了月球上，嫦娥三號落月點被命名為“廣寒宮”，五星紅旗第一次在月球上熠熠生輝。

2019年1月3日，在遙遠(yuǎn)的月球背面，嫦娥四號探測器成功著陸，“玉兔二號”月球車從著陸器上走下來，在月背留下了人類第一道車轍。

同年2月15日，國家航天局、中國科學(xué)院和國際天文學(xué)聯(lián)合會向全世界發(fā)布了嫦娥四號著陸區(qū)域月球地理實體命名：嫦娥四號著陸點命名為天河基地；著陸點周圍呈三角形排列的3個環(huán)形坑，分別命名為織女、河鼓和天津；著陸點所在馮g卡門坑內(nèi)的中央峰命名為泰山。至此，中國文化元素命名的月球地理實體達(dá)到27個，中國探月工程取得的成就令我國的國際影響力大幅躍升。

如今，“玉兔二號”累計在月工作700余個地球日，成為人類歷史上在月面工作時間最長的月球車。與此同時，在地月拉格朗日L2點，“鵲橋”中繼衛(wèi)星工作正常，為嫦娥四號著陸器、巡視器與地面站提供測控與數(shù)據(jù)傳輸。“鵲橋”配置的荷蘭低頻射電探測儀，是目前距離地球最遠(yuǎn)、可長期工作的空間射電天文臺。

“中國航天創(chuàng)建60多年來，過去一直是在跟跑、并跑，從嫦娥四號起實現(xiàn)了部分領(lǐng)跑。”中國探月工程現(xiàn)任總設(shè)計師吳偉仁說，通過嫦娥四號，我國搭建起開放共享的國際科技合作平臺，建立起了以我為主、多國參與、資源共享的高水平國際合作新機(jī)制和新模式，有力支持了國家的政治外交，就連美國也主動提出與我國開展探月合作的意愿。

2019年11月，英國皇家航空學(xué)會為嫦娥四號任務(wù)團(tuán)隊頒發(fā)2019年度唯一團(tuán)隊金獎，這是該學(xué)會成立153年來首次向中國項目頒獎。

2020年12月17日，嫦娥五號返回器帶著約2公斤月球樣品回到地球，歷時16年的中國探月圓滿完成了“繞、落、回”的最后一步，我國成為世界上第三個實現(xiàn)月球采樣返回的國家，航天強(qiáng)國建設(shè)樹立起新的里程碑。

未來，月球上將留下更多的中國元素。

所有技術(shù)和方案都是“中國牌”

在第一輪探月高潮中，美、蘇兩國建立了龐大的航天工業(yè)技術(shù)體系，帶動了電子、計算機(jī)、自動控制、宇航推進(jìn)等技術(shù)的快速發(fā)展。其中美國阿波羅計劃帶動了系統(tǒng)工程科學(xué)的建立和發(fā)展，成為系統(tǒng)工程管理的典范，產(chǎn)生的3000多項技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為民用并形成產(chǎn)業(yè)化，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

同樣，中國探月工程極大地激發(fā)了我國科技創(chuàng)新的活力。全國航天、電子、核等工業(yè)和科研領(lǐng)域2000多家單位、約10萬名科技工作者參與研制，帶動了遠(yuǎn)程通信、高精度控制、高效特殊能源、特殊材料以及人工智能等高新技術(shù)的跨越發(fā)展，極大地拉動了基礎(chǔ)工業(yè)和高端技術(shù)等方面的技術(shù)突破與進(jìn)步，提高了我國的技術(shù)能力與水平。這些新突破又將推動一大批基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。

“我國探月工程走一步，跨一步，每一次任務(wù)都是有效銜接的，每一次任務(wù)都達(dá)到了國際先進(jìn)水平。可以說，起步晚但起點高，經(jīng)費投入少但科技產(chǎn)出多。”人民科學(xué)家、中國科學(xué)院院士、嫦娥系列探測器總指揮/總設(shè)計師顧問葉培建說。

16年探月路，我國掌握了月球探測器設(shè)計、研制、試驗驗證等技術(shù)，建立起世界領(lǐng)先的地月間通信通道，構(gòu)建了天地協(xié)同的月面遙操作、仿真和科學(xué)數(shù)據(jù)處理中心。中國探月自嫦娥三號起采用的全自助蔽障的軟著陸技術(shù)，結(jié)束了國際上盲降月球的歷史；自嫦娥四號起采用的國產(chǎn)空間同位素?zé)?電源，使我國成為第三個掌握同位素?zé)?電源空間應(yīng)用的國家。

此外，在探月工程的牽引下，中國研制建設(shè)了一系列大型、特種試驗設(shè)施，其中月球著陸綜合試驗場達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

“工程完全是自力更生、獨立自主完成的，所有技術(shù)和方案都是‘中國牌’；元器件、原材料國產(chǎn)化率達(dá)到95%以上?！碧峒疤皆鲁晒?，吳偉仁如數(shù)家珍。

除了空間技術(shù)外，中國探月工程還牽引了新一代運載和無毒無污染發(fā)動機(jī)技術(shù)的發(fā)展。嫦娥五號是長征五號火箭的首個明確應(yīng)用對象。“在一定程度上來說，嫦娥五號牽引了長征五號的一些研制工作?！遍L征五號運載火箭總體副主任設(shè)計師李平岐介紹。在嫦娥五號的推動下，坐落于海南文昌的航天發(fā)射場落成。

▲ 嫦娥二號衛(wèi)星與7 米分辨率全月圖

也是在探月工程的牽引下，我國在最西邊的新疆喀什、東北地區(qū)的黑龍江佳木斯、南美洲的阿根廷各建了一個深空站，組建形成了全球布局合理、全天候全天時、與美歐并列的深空測控網(wǎng)。這是一個基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、前瞻性的工作，對我國未來的深空探測影響深遠(yuǎn)。

“通過探月培養(yǎng)一支出色的隊伍，這是中國航天事業(yè)未來的希望之所在。”今年91歲高齡的孫家棟對此特別欣慰。

經(jīng)過10多年的工程實施，一批年輕、優(yōu)秀的高層次人才在多層級的總指揮、總設(shè)計師崗位上得到歷練，逐漸成長形成開拓創(chuàng)新、具有世界眼光、善打硬仗的領(lǐng)軍人才；一批具有專業(yè)能力、獻(xiàn)身精神的30～40歲科技人才、技能人才和管理人才脫穎而出，成為各自領(lǐng)域的核心骨干和中堅力量；涌現(xiàn)出一批杰出科學(xué)家和大國工匠，令國外同行深感羨慕。

不僅如此，在探月過程的實施過程中，追逐夢想、勇于探索、協(xié)同攻堅、合作共贏的探月精神孕育產(chǎn)生，成為中華民族重要的文化財富。

中國科學(xué)家有了第一手?jǐn)?shù)據(jù)

“嫦娥二號獲取的最高分辨率7米全月圖已保持8年世界領(lǐng)先?！眳莻ト式榻B，中國探月獲得了大量原始科學(xué)數(shù)據(jù)，“徹底改變了過去我國科學(xué)家只能依賴別國二手、三手?jǐn)?shù)據(jù)開展研究的局面”，帶動了空間物理、空間天文、行星科學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展，使我國月球科學(xué)研究邁入世界前列。

16年探月路上，中國通過獲取的高分辨率全月影像圖和月面月背地質(zhì)剖面圖等大量一手?jǐn)?shù)據(jù)，對月球地質(zhì)、環(huán)境、形貌有了更加全面系統(tǒng)的認(rèn)識，為后續(xù)的月球探測工程、月球科研站選址與建設(shè)提供了科學(xué)依據(jù)；獲取了全月球的主要元素與放射性元素、主要礦物和各種巖石類型分布圖，其中在全世界第一次探測出氦-3資源的分布與資源量，數(shù)據(jù)至今仍被國際同行廣泛采用。

如今已成為繞太陽飛行人造小天體的嫦娥二號，曾飛抵日-地L2點，監(jiān)測到大量太陽活動的科學(xué)數(shù)據(jù)。嫦娥二號曾與圖塔蒂斯小行星由遠(yuǎn)及近擦身而過，代表人類首次獲取圖塔蒂斯的形貌、大小、表面特征與運行軌道等參數(shù)與圖像。

嫦娥三號在國際上首次揭示了月球雨海區(qū)的火山演化歷史，發(fā)現(xiàn)一種全新的月球玄武巖。同時，研究人員在月球淺表層地質(zhì)結(jié)構(gòu)、月基天文觀測以及地球等離子體觀測等方面取得了一系列創(chuàng)新性科學(xué)研究成果，引起國際高度關(guān)注。據(jù)不完全統(tǒng)計，中國科學(xué)家依據(jù)嫦娥三號的科學(xué)探測數(shù)據(jù)研究，在SCI、EI類國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表文章百余篇，重要成果相繼發(fā)表在《科學(xué)》《自然》和《美國科學(xué)院院刊》等國際頂級學(xué)術(shù)刊物上，有的還成為其封面文章。

背向人間，沒有人類活動的干擾，月背一片寧靜。嫦娥四號探測器與“鵲橋”中繼星上荷蘭研制的低頻射電載荷，一同監(jiān)聽著來自宇宙深處的微弱電磁“聲音”，這些數(shù)據(jù)將為研究恒星起源和星云演化提供重要資料?！坝裢枚枴备窃谠卤匙矒艨又邪l(fā)現(xiàn)了不明膠狀物質(zhì)，著陸器獲得了月表高能粒子輻射環(huán)境譜等，促進(jìn)了人類對月表輻射風(fēng)險的認(rèn)知，為未來載人登月提供了重要參考。

▲ 月球著陸綜合試驗場

據(jù)中國科學(xué)院國家天文臺公布的消息，月球探測工程地面應(yīng)用系統(tǒng)已公開發(fā)布嫦娥四號1～12月晝的科學(xué)數(shù)據(jù)，總數(shù)量為45.48GB，共計17409個數(shù)據(jù)文件。

“探月工程的實施，是黨中央做出的重大戰(zhàn)略性部署。這項復(fù)雜的大系統(tǒng)工程，技術(shù)挑戰(zhàn)多、實施難度大、任務(wù)風(fēng)險高，得到了政府政策和財政的有力保障，以及社會的廣泛支持，體現(xiàn)了新型舉國體制的制度優(yōu)勢?！痹谔皆氯诠こ掏昝朗展僦H，吳偉仁道出了自己的深刻體會。他還透露，下一步，中國探月目標(biāo)將轉(zhuǎn)向月球南極，利用月球的位置資源優(yōu)勢構(gòu)建月球科研開發(fā)的基礎(chǔ)設(shè)施。

據(jù)了解，國家航天局已對后續(xù)月球探測進(jìn)行論證，規(guī)劃了嫦娥七號和嫦娥八號任務(wù)，未來10年，月球南極將出現(xiàn)中國無人月球科研站基本型。不僅如此，中國專家還正在進(jìn)行載人登月關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和方案深化論證，專家論證2030年前后中國人有能力實現(xiàn)載人登月。