他的名字“刻”在月球背面

焦維新

【開欄的話】浩瀚太空中，印刻著一個個閃亮、瑰麗、值得銘記的名字。我們開設“太空群星”欄目，聚焦那些留名宇宙的人，透過他們的故事，看孜孜以求的探索精神如何照亮人類前進的道路。

4月24日，“中國人登月”傳來最新消息：我國第四批航天員選拔即將完成。他們入隊后將和現(xiàn)役航天員一起，實施空間站后續(xù)任務，并實現(xiàn)中國人登陸月球。

或許很多人不知道，月球背面的艾特肯盆地有一個隕石坑，叫卡門隕石坑，是以美國著名航空航天專家馮·卡門的名字命名的。為什么以他的名字來命名？為什么又說這個隕石坑內有多種中國元素？為了弄清這兩個問題，我們首先介紹一下卡門。

卡門1881年出生于匈牙利布達佩斯，1963年卒于德國亞琛，是一位在航空航天領域有開創(chuàng)性貢獻的美國研究工程師。他27歲時獲得博士學位，49歲受邀擔任美國加州理工學院古根海姆航空實驗室的主任。兩年后，他又成為美國航空科學研究所的創(chuàng)始人，對流體力學、湍流理論、超音速飛行、工程數(shù)學、飛機結構和土壤風蝕等研究作出了重要貢獻。

1940 年，卡門首次證明設計穩(wěn)定、長壽命的固體推進劑火箭發(fā)動機是有可能設計出來的。此后不久，著名的噴氣輔助起飛火箭的原型就建成了。這成為當今遠程導彈所使用的火箭發(fā)動機的原型。

次年，卡門參與創(chuàng)立了美國第一家液體和固體推進劑火箭發(fā)動機制造公司。幾年后，他開始負責美國第一個政府遠程導彈和太空探索研究計劃，并擔任噴氣推進實驗室的第一任主任。

美國第一架使用固體和液體推進劑火箭輔助起飛的飛機、僅使用火箭推進劑的飛機、用于自燃的液體推進劑……這些重大成功背后，都離不開卡門的貢獻。后來，在他的助力下，美國建成了阿波羅飛船的指揮艙和月球游覽艙。1963 年，美國總統(tǒng)肯尼迪向他頒發(fā)了第一枚國家科學獎章。我國杰出的科學家錢學森是他最著名的弟子之一。

在卡門的一生中，加州理工學院、美國空軍阿諾德工程開發(fā)中心和比利時圣杰內修斯羅德北約流體動力學研究所的實驗室均以他的名字命名。

還有一件有很大影響的事，根據(jù)他的研究成果，人們把距離地球表面100公里處定義為航空與航天的分界線，稱為“卡門線”。

馮·卡門。（資料圖）

卡門隕石坑內的中國元素。

“卡門線”是基于物理現(xiàn)實的，粗略地標記了傳統(tǒng)飛機無法再有效飛行的高度。任何在“卡門線”以上飛行的物體都需要一個不依賴于地球大氣層產(chǎn)生的升力的推進系統(tǒng)——那么高的地方，空氣太稀薄了。換句話說，“卡門線”是控制飛行器飛行能力的物理定律發(fā)生變化的地方。當前，國際上有一些公司在開展亞軌道太空旅行。飛行器是否進入了太空的標準，就是看是否飛過了“卡門線”。從上面介紹的內容可以看出，卡門在航空航天領域確實作出了重要貢獻。難怪在1970年，月球上的一個隕石坑被命名為卡門隕石坑。

那么，卡門隕石坑是一個什么樣的隕石坑呢？

卡門隕石坑位于月球南極—艾特肯盆地西北部，是整個太陽系中最古老的撞擊坑，年齡大約為36億年，其保存了原始月殼的巖石，并可能含有水，具有極高科學研究價值。經(jīng)過數(shù)十億年，卡門隕石坑形成了較為平坦的中心平原，直徑186公里，深度3公里。著陸區(qū)內風化層厚度最高可達到7.5米，最薄的地方大約為2.5米。

卡門隕石坑被認為是未來載人著陸的一個有價值的目標。這個隕石坑是什么時候形成的？那些火山構造是什么？這些都是令人關注的問題。

再來講講為什么卡門隕石坑有重要的中國元素。主要理由有兩方面，一是中國的嫦娥四號在卡門隕石坑進行了著陸探測，二是著陸點附近的一些特征結構是中國命名的。

2018年12月8日，中國發(fā)射了嫦娥四號探測器，并于2019年1月3日成功在卡門隕石坑著陸。由于著陸器在月球背面，月球阻礙了與地球的直接無線電聯(lián)系，因此使用中繼衛(wèi)星進行通信。著陸器的凈質量為1200公斤，攜帶了月球車和實驗裝置，包括低頻無線電光譜儀、登陸相機、地形相機等，開展了月表中子與輻射劑量測定實驗和生物實驗。目前，嫦娥四號仍在正常工作。最近發(fā)射的鵲橋二號中繼星作為探月工程四期后續(xù)任務的關鍵一環(huán)，將架設地月新“鵲橋”，除了為即將發(fā)射的嫦娥六號任務提供地月間中繼通信外，也將為嫦娥四號提供這項任務，因為鵲橋一號衛(wèi)星使用時間太長了。

2019年2月15日，在中國國家航天局、中國科學院和國際天文學聯(lián)合會舉行的聯(lián)合新聞發(fā)布會上，中國科學家宣布，嫦娥四號月球探測器在月球背面的著陸點被命名為“天河站”?！疤旌印边@個名字來源于中國對銀河的稱呼，在民間故事中，牛郎織女隔著“天河”相望。同時，天河在中文中又有“開創(chuàng)天之先河”之意，與嫦娥四號實現(xiàn)世界首次月背軟著陸及巡視勘察的歷史地位相符。

著陸點周圍呈三角形排列的三個環(huán)形坑，則分別被命名為織女、河鼓和天津——它們是我國古代天文星圖“三垣四象二十八宿”中的星官，其中織女和河鼓屬于二十八宿的牛宿，天津屬于二十八宿的女宿。著陸點所在卡門隕石坑內的中央峰被命名為泰山。這些都是由我們中國人在月球上提出的屬于中國自己的命名，特別有意義，是我國月球探測工程科學數(shù)據(jù)成果在月球地理實體命名上的一次重要應用。

馮·卡門這個名字，早已和人類的航天事業(yè)密不可分。而在他去世半個多世紀后，因為中國的探月工程，他的名字又再次進入到國人關注的視線中——遙望夜空，月球離我們并不遙遠。

（編審?張勉）