中國探月工程不只是從月球取土那么簡單

“美國阿波羅計(jì)劃17次把宇航員送上太空，都完美地避開了太陽質(zhì)子事件。是他們特別幸運(yùn)嗎？”中科院國家空間科學(xué)中心主任王赤院士在日前舉行的2021年“中國航天日”探月工程論壇上，拋出這樣一個(gè)問題。

答案顯而易見，當(dāng)然不是?！懊绹茉缇烷_展太陽質(zhì)子事件預(yù)報(bào)，并避開了太陽爆發(fā)?！蓖醭嗾f，我們未來的載人登月，空間天氣預(yù)報(bào)也非常重要。

2020年12月17日，嫦娥五號(hào)帶著1731克月球樣本返回地球，宣告我國探月工程“繞、落、回”三步走戰(zhàn)略圓滿完成。

那么，探月工程只是為了從月球取回一罐土嗎？當(dāng)然不是。

在當(dāng)天的論壇上，來自中科院國家天文臺(tái)的王競研究員、中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）的肖龍教授，以及王赤院士，先后從月基天文觀測、月球地質(zhì)演化、空間物理探測三個(gè)方面，闡述了我國在探月工程基礎(chǔ)之上取得的三大科學(xué)成果。

在月球上看星空有啥不一樣

“在月球上觀測宇宙一直是天文學(xué)家的夢(mèng)想！”王競解釋說，一是月球真空度高，可以開展紫外等地面無法完成的觀測;二是月球自轉(zhuǎn)緩慢，可對(duì)天文目標(biāo)長期監(jiān)測;三是月球的背面電磁噪聲極低，利于開展長波射電天文觀測。

截至目前，僅有中美完成月基天文觀測。美國阿波羅16號(hào)攜帶了一臺(tái)遠(yuǎn)紫外相機(jī);我國的嫦娥三號(hào)和四號(hào)，分別攜帶了月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和低頻射電天線。

不同的是，阿波羅16號(hào)的相機(jī)是手持人工操作，而我國是首次依托地外天體開展自主天文觀測。這種無人自動(dòng)觀測的好處，一是精度高，指向定標(biāo)精度達(dá)0.05度，指哪打哪;二是工作時(shí)間長，實(shí)現(xiàn)3年觀測、2年實(shí)驗(yàn)。

王競介紹，通過嫦娥探月工程，我國已實(shí)現(xiàn)三大天文科學(xué)成果，包括雙星演化的物質(zhì)交流，環(huán)月北極的紫外巡天和揭示月球大氣層“水”含量特別少。

而嫦娥四號(hào)任務(wù)略有不同，它率先進(jìn)行甚長波天文觀測試驗(yàn)，目前正在進(jìn)行數(shù)據(jù)的定標(biāo)和分析。

月球怎么形成的 多打幾鉆才知道

肖龍說，早期的月球也有火山噴發(fā)和磁場，但是從什么時(shí)候開始，月球變成一片死寂，現(xiàn)在大多是猜測，缺少一些關(guān)鍵證據(jù)。

“美國阿波羅計(jì)劃采集的巖石樣本都是30億年以上的，所以當(dāng)時(shí)國際科學(xué)界認(rèn)為月球在30億年前就‘死了，但最新的遙感觀測結(jié)論并非如此?！毙堈f，我國科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，月球的火山活動(dòng)持續(xù)到了十幾億年前，改寫了人類對(duì)月球形成的認(rèn)知。

肖龍說，嫦娥五號(hào)獲取的月壤有五大潛在科學(xué)價(jià)值：一是限定月球火山活動(dòng)時(shí)限;二是校正月球撞擊坑年代曲線;三是揭示深部月幔性質(zhì)和巖漿來源深度;四是制約月球磁場結(jié)束時(shí)間;五是優(yōu)化月球巖漿洋模型，有望解決月球科學(xué)重大問題。

空間天氣研究有了“月球氣象站”

太陽風(fēng)、粒子、磁暴……王赤院士的研究是“避實(shí)就虛”。

他主持的空間物理研究，一方面要測月，開展近月空間及月表探測，關(guān)注月球的空間環(huán)境;另一方面是測地，把月球作為天然的衛(wèi)星平臺(tái)，對(duì)地球空間進(jìn)行觀測。這些研究包括：太陽風(fēng)、地球風(fēng)與月球相互作用，粒子與月表的微觀作用過程、月表輻射特征，地球等離子體層結(jié)構(gòu)及其對(duì)磁暴和亞暴的響應(yīng)等。

王赤打比方說，過去研究太陽風(fēng)與地球作用、地球磁層等問題，就像盲人摸象，現(xiàn)在站在38萬公里之外，看到全景認(rèn)識(shí)也就更全面了。

從嫦娥一號(hào)到四號(hào)，我國在空間物理研究上取得了豐碩成果，部分為國際首次。未來將聚焦大尺度的地球空間多圈層耦合研究，以及為月球開發(fā)利用提供空間環(huán)境保障支援。

在太空中，宇航員和科學(xué)儀器極易受到太陽耀斑、日冕暴發(fā)等災(zāi)害性空間天氣的傷害。王赤說：“現(xiàn)在空間預(yù)報(bào)的水平大概相當(dāng)于地面天氣預(yù)報(bào)六七十年代的水平，所以道路還很漫長?！蔽磥韺⒁獜娜齻€(gè)方面提高：一是對(duì)物理規(guī)律的了解;二是要有獨(dú)立自主的探測數(shù)據(jù);三是要有數(shù)值預(yù)報(bào)的模式。