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欧阳自远院士:中中原人民共和国人应该有技能探测总体太阳系

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欧阳自远院士在作报告。李维思 摄

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月球车着陆示意图

欧阳自远,著名的天体化学与地球化学家,中国月球探测工程首任首席科学家,被誉为“嫦娥之父”,中国科学院院士、第三世界科学院院士,国际宇航科学院院士、中国科学家协会荣誉会长。1956年毕业于北京地质学院,1960年中国科学院地质研究所矿床学研究生毕业。现任中国科学院地球化学研究所研究员,国家天文台高级顾问;北京大学等16所大学客座教授,天津理工大学和贵州大学名誉校长;四种科技期刊主编,四种副主编与十种编委。曾任贵州省科学技术协会主席,中国科学院资源环境科学局局长,贵州省人大常委会副主任。

  ●嫦娥一号取得了全月球的影像图,是全世界覆盖最全、精度最高的一张全月图。

“中华民族的伟大复兴只有自力更生、自主创新这一条路,没有别的路可以走!我们中国人要咬紧牙关,争口气,要有探测月球的能力并把中国人送上月球!中国不能止步于月球,还要飞得更远,探测整个太阳系!”日前,应福州大学邀请,探月工程首任首席科学家欧阳自远院士在该校“嘉锡讲坛”活动中为青年学子作了题为《中国的探月梦》的报告。

  ●嫦娥二号已飞离地球6500千米,成为围绕太阳运行的人造小天体。

认识月球

  ●嫦娥三号将首次把天文台架到月球上,并首次携带核电源。

大家比较了解的天体有两个,一个是太阳,它给地球以光明和温暖,使我们整个地球生机勃勃、万物生长;另一个就是月球,它激起人们无限的遐想,中国的农历,就是根据月亮的运动周期编制出来的,为我们古代农耕社会的发展做出了巨大贡献。

  ■本报记者甘晓

月亮在我们中国人的心目中象征着宁静、温馨、和谐以及思亲和团圆。我们国家有很多诗词歌赋赞美月亮,寄托情思,例如,“但愿人长久,千里共婵娟”。婵娟就指月亮,像这样表示月亮的词语大概有50多个。

  探月工程二期是我国无人月球探测工程“绕、落、回”三步走战略的第二步,嫦娥三号任务是二期工程的核心内容。嫦娥三号任务将实现我国航天器首次对地外天体的软着陆和月表自动巡视勘察,具有重要的里程碑意义。

全世界每个民族都有自己的月亮神,全世界各个民族大概有50多个月亮神,且无一例外都是女性,表明古代人类对女性的崇拜与依恋。古人看到的月亮都是有大块黑斑的,人们于是据此想象出了广寒宫、嫦娥奔月、玉兔和桂花树等各种传说。

  “嫦娥”接力出征

39亿年前后,月球遭受到大量小天体的撞击,挖掘出巨大的盆地,诱发深部玄武质岩浆的喷发,黑色的熔岩流填平盆地,形成广阔的平原,就是我们看到的月球表面的大块黑斑。根据“嫦娥一号”拍出来的全月球影像图,月球的表面坑坑洼洼,大概有22个大盆地,直径1公里以上的撞击坑大概有33000多个,直径小于1公里的撞击坑大概有几百亿个。

  我国无人月球探测工程规划分为三期,简称为“绕、落、回”。

其实,我们从古至今看到的都是月亮的一半,站在地球上永远看不到月球的另一半。因为月亮自转一周的时间和它绕地球公转一周的时间一样。所以,月亮的一天就相当于地球的一个月,白天有14天多,晚上也有14天多。

  2007年10月,我国第一颗月球探测器嫦娥一号发射成功,实现了精确变轨,成功绕月,开展科学探测,全面实现预定的科学目标与工程目标。

月球的表面积大约3800万平方公里,相当于中国陆地版图的4倍。月球的质量只有地球的八十一分之一,没有能力束缚周围的大气分子逃逸,月球表面属于超高真空状态。月面的超高真空造成两个后果,第一,在月球上没有任何声响,月球是一个死寂、没有任何声响的世界;第二,月球表面没有热传递,表面的日夜温差极大。太阳照到的地方,温度是110-130℃,而太阳照不到的地方,零下130-150℃,温差接近300℃。

  “嫦娥一号首先取得了全月球的影像图,是全世界覆盖最全、精度最高的一张全月图。”中国月球探测工程首席科学家欧阳自远告诉《中国科学报》记者。

月球的内部结构有月核、月幔、月壳。根据月震波波速的测定和重力测量数据,月球的内部有很多残留的巨大质量瘤,表明月球内部能量已经衰竭,温度降低没有能力重熔内部的物质,所以月球是一个临近“死亡”的天体。月球的内禀偶极子磁场在30亿年前已经消失。当今火星的偶极子磁场消失,形成了多极子磁场。在45亿年之后,地球的内禀偶极子磁场也将消失。

  同时,科学家们通过干涉成相光谱仪、伽马射线谱仪和X射线谱仪获取了9种元素的全球性含量与分布;利用高能粒子探测器和太阳风离子探测器探测近月空间环境,取得了许多新发现;利用微波辐射计,探测了全月球土壤层的厚度与分布,估算出全月球氦-3的含量与分布以及氦-3的资源总量。欧阳自远回忆,当中国科学家提出嫦娥一号的这一科学目标时,主持俄罗斯月球探测的俄罗斯科学院院士感到非常惊讶,“这是一项前所未有的工作”。

关于月球形成的理论有三四十种,但最近几十年,科学家多信奉“大碰撞学说”:在太阳系刚形成不久,地球受到一个火星大小的天体撞击,发生了一场惊天动地的“婚礼”,两个天体撞击产生的一些碎块,在地球外围聚集形成了月球。撞击地球的行星已不知去向,而结果就是地球诞生了一个“女儿”——月球。

  三年后,2010年10月,“嫦娥”再次出征。嫦娥二号是嫦娥三号的先导星,实现了嫦娥三号一些关键技术的突破,例如开辟直飞月球的航道,增加X频段测控和提高数据接收能力等。

探月高潮及原因

  “所有的数据都无偿提供给全世界科学家使用,基于这些数据,迄今为止已经发表了大约200篇文章、专利和国家标准。”欧阳自远表示。

本世纪初,美国、中国、欧空局、俄罗斯和日本等十几个国家都提出重返月球,推动第二个探月高潮的来临,在这一轮高潮中,全球共发射了12个探测器,中国发射三个:“嫦娥一号”、“嫦娥二号”与“嫦娥三号”。各国重返月球的原因我想有如下几个方面:

  在他看来,嫦娥一号、二号完成了探月工程一期“绕”的科学目标,为深空探测后续任务的实施奠定了基础。

月球具有重要的军事战略位置,是当代太空战新的制高点。

  威尼斯官网网址,期待“玉兔”落月

月球蕴藏有极其丰富的能源。月球有两种能源,第一种是太阳能,月球的一个白昼是半个月,且半个月面都能接受太阳照射,月球上太阳能的能量密度也比地球大,可以无限制地设置太阳能电池板;有科学家设计在月球的赤道上建设一条长11000千米、宽400千米的太阳能发电板,永远有一半接收太阳照射,把月球太阳能发电的电力传回地球的方式也已解决——用激光或者微波传回地球。这样一来,人类子孙万代的能源问题都可以解决。第二种能源是受启发于太阳。太阳上不断进行大规模持续的氢弹爆炸或者核聚变是其能够光芒万丈的原因。人们根据氢弹的机制造人造“小太阳”,全世界造出了200多台,中国有两台,一台在安徽,一台在成都。另外中国参加了国际热核反应堆计划,是国家重大专项之一。美国在2009年耗资24亿英镑将核聚变的点火装置研制成功,宣称到2050年将有四分之一的美国能源由核聚变来提供。这个点火装置的使用需要氘、氚作为原料,氚是放射性核素,氘、氚反应后产生中子,不利于防护。科学家建议用同位素氦-3替换,氚太阳风把氦-3注入地球、月球,地球的磁层、电离层和大气层阻碍了氦-3的进入,而月球是真空状态,所以太阳风中的氦-3可以长期注入月球的土壤层,因而月球的月壤氦-3含量丰富。假如能够从月球上取回8吨氦-3就能满足中国一年的能源消耗。嫦娥1号第一次探测到全月球土壤层中的氦-3的分布与资源总量,足够解决全世界人类社会一万年以上的能源需求。

  我国探月工程第二期工程已经展开,嫦娥三号受到广泛关注,它将首次完成“落”月的任务。

月球的环境极为恶劣,超高真空,没有磁场,弱重力,温差极大、极其干燥,但它是洁净的,有很多生物制品、药品和特殊合金正好需要这样的环境制备,还可以做很多科学实验。

  所谓“落”,就是发射月球软着陆器,并携带月球巡视器(俗称“玉兔号”月球车),在着陆器区附近进行就位探测,需突破在地外天体上实施软着陆技术和自动巡视勘测技术。

月球蕴藏有极其丰富的矿产资源。

  前不久,著名书法家欧阳中石给欧阳自远送来一幅书法作品,书曰“长天信步”。欧阳自远对《中国科学报》记者说:“这四个字让我仿佛看到了嫦娥三号月球车在月球上一边前进一边采集数据的悠然自得的画面。”

联合国曾规定各国不能在月球殖民或占有土地,但是月球谁先开发谁先获利,中国之前没有能力到达月球,讨论月球的问题没有中国的席位,没有中国的任何话语权,但现在不一样了,中国能够到达月球,能够有自己的发言权,能够维护中国对月球的合法权益。

  他表示:“嫦娥三号让我们更近距离地与月球亲密接触,我们期待它带给我们更多的科学新发现。”

咬紧牙关,自力更生上月球

  根据计划,再过两年,探月三期工程的“回”便要由嫦娥五号完成。“嫦娥五号将直接软着陆月球,在月球上用机械臂铲子铲取月球土壤样品和自动钻取岩心样品,放置在返回舱内。最后返回舱自动离开月球,返回地球。”欧阳自远介绍。

我们中国月球探测已经制定长远规划,第一步无人月球探测,第二步载人登月,第三步开发利用月球。预计在2020年以前,完成全部无人探测

  欧阳自远认为,通过环月卫星探测、月面软着陆探测与月球车勘察,以及月面软着陆探测与采样返回的实施,中国人一定能把航天员送上月球,并逐步建设月球基地。

在中国嫦娥工程的实施过程中,十几万个元器件不可能全部自己制造。美国宣布不给“嫦娥工程”一个元器件,对中国实行封锁与禁运;欧洲对中国的军事禁运尚未解除,我们可以在日本买到一些,但每一批元器件里面都有一两个不合格的,按照合同必须全部退货、罚款。人家把我们的时间都耽误了!我们领悟了一点,世界上没有哪个国家希望中国强盛,没有哪个国家希望中华民族伟大复兴!中华民族的伟大复兴只有自力更生、自主创新这一条路,没有别的路可以走!这是摆在我们面前的事情,我们中国人要咬紧牙关,争口气,把这个搞上去!

  在欧阳自远看来,探索月球的目的之一是支撑人类社会的持续发展,首要的便是能源需求。“月球上有取之不尽的太阳能资源。月球上的一个白天相当于地球的14天,加上月球几乎没有大气层,没有任何气候变化,月球表面的太阳能能量密度比地球大得多。月球的土壤层蕴藏有极其丰富的氦-3资源,氦-3是受控核聚变的原料,月球上氦-3的资源量大约有100多万吨,至少可以解决一万年以上人类社会对能源的需求。”

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