嫦娥再奔月

　　在上期的《阿波羅“陰謀”》中，中國(guó)探月計(jì)劃一期工程首席科學(xué)家歐陽(yáng)自遠(yuǎn)院士為我們解開了籠罩在阿波羅計(jì)劃上的種種疑點(diǎn)，也展現(xiàn)了人類重返月球的堅(jiān)定信心。
　　那么，月亮上到底有什么在吸引我們，而中國(guó)人又如何踏上月球呢？本期，歐陽(yáng)院士繼續(xù)為我們講述——
　　
　　月球的魅力
　　1972年12月，美國(guó)的阿波羅17號(hào)完成了迄今為止人類最后一次登月。在這之后20多年時(shí)間里，美國(guó)人沒有再做月球探測(cè)，而把主要精力轉(zhuǎn)向了發(fā)展空間站、研制航天飛機(jī)和火星探測(cè)。但在進(jìn)入21世紀(jì)前后，全世界十幾個(gè)國(guó)家又紛紛提出探月計(jì)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(gè)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(lái)制造飛機(jī)、火箭等都需要金屬鈦，我國(guó)四川攀枝花這個(gè)地方的鈦鐵礦儲(chǔ)量就占到全國(guó)的90.5%、全球的35.2%；但是在月球上，鈦鐵礦分布的范圍相當(dāng)于一個(gè)中國(guó)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(jī)，我們把這些都開采完了以后該怎么辦？當(dāng)然，人類將開發(fā)應(yīng)用一系列可再生能源——水力發(fā)電、太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能，等等。除此之外，我們還有月球。比如太陽(yáng)能，因?yàn)樵虑驔]有大氣，沒有云層遮擋，太陽(yáng)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(gè)白天就相當(dāng)于地球半個(gè)月的時(shí)間，只要在月球上經(jīng)度相距120°的地方建三個(gè)并聯(lián)式太陽(yáng)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(xué)家設(shè)想，沿月球的赤道鋪設(shè)一圈太陽(yáng)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(xué)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(lái)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(hào)已經(jīng)初步探明，它在月球土壤中的含量至少有100萬(wàn)噸，足夠人類使用上萬(wàn)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(jìn)行的工作。比如在這個(gè)微重力、無(wú)磁場(chǎng)而且無(wú)污染的環(huán)境里生產(chǎn)新型合成材料或生物藥品，將會(huì)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(cè)場(chǎng)所。月球引力只有地球的六分之一，從這里發(fā)射升空探測(cè)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(cè)地球的“制高點(diǎn)”……
　　
　　中國(guó)人的探月三部曲
　　中國(guó)人的探月之路，將分三步走，概括起來(lái)就是“探”“登”“駐”三個(gè)字。
　　第一階段是“探”，也就是進(jìn)行無(wú)人月球探測(cè)。為了保證把航天員成功送上月球，我們必須先把來(lái)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(shí)現(xiàn)載人登月。第三階段是“駐”，也就是說(shuō)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(huì)的可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。
　　我們正在進(jìn)行的“嫦娥工程”，正處在“探”這個(gè)階段。它不是一蹴而就的，也分為三個(gè)小的步驟：
　　“繞”：要全面地了解月球，就必須派出探測(cè)器，環(huán)繞月球飛行一年以上，對(duì)月球進(jìn)行綜合性和整體性的探測(cè)。
　　“落”：我們的探測(cè)器要在月球表面“軟著陸”，并在月球上活動(dòng)，進(jìn)行實(shí)地精細(xì)考察。
　　“回”：探測(cè)器不但要在月球上“軟著陸”，還要在進(jìn)行探測(cè)和取樣后安全返回地球，帶著月球樣品回來(lái)供人們研究。
　　這三步無(wú)人月球探測(cè)工作做完后，我們就會(huì)把中國(guó)的航天員送上月球；但在這之前，必須把“前三步”老老實(shí)實(shí)地做完、做好。
　　
　　嫦娥兩姐妹
　　2007年10月24日18時(shí)05分，我們的嫦娥一號(hào)準(zhǔn)時(shí)發(fā)射升空。它繞地球飛行5圈后，通過加速甩脫地球，進(jìn)入奔月軌道，奔向遙遠(yuǎn)的月球。它成功地完成了中國(guó)無(wú)人探測(cè)月球的第一步，也就是“繞”的任務(wù)，并創(chuàng)造了好幾項(xiàng)“世界第一”——
　　嫦娥一號(hào)繞著月球一圈圈地運(yùn)行，飛了一年零四個(gè)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(guó)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(hào)、是中國(guó)人做出來(lái)的。
　　還有就是上面已經(jīng)提到的，嫦娥一號(hào)除了測(cè)量月球表面的化學(xué)成分和礦物分布，還測(cè)量了它的土壤層厚度，第一次比較精確地計(jì)算出月球上氦-3的資源量。嫦娥一號(hào)還獲得了海量的近月空間環(huán)境的科學(xué)數(shù)據(jù)，以及不少新發(fā)現(xiàn)。
　　嫦娥一號(hào)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(jiān)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(guó)際上共有6次“撞月”，嫦娥一號(hào)是取得資料最完全的一次。
　　今年發(fā)射的嫦娥二號(hào)，外形、重量和嫦娥一號(hào)差不多，實(shí)際上它是嫦娥一號(hào)的備用衛(wèi)星，可以說(shuō)它倆是一對(duì)“孿生姐妹”。但嫦娥二號(hào)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(hào)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(jī)的空間分辨率比嫦娥一號(hào)提高了10倍以上，從120米提高到了小于10米。
　　比起這些進(jìn)步來(lái)，其實(shí)最激動(dòng)人心的是，嫦娥二號(hào)的發(fā)射標(biāo)志著中國(guó)的無(wú)人月球探測(cè)正式邁出了第二步——落月探測(cè)。
　　
　　展望嫦娥三號(hào)
　　嫦娥二號(hào)之所以擁有這樣的本事，是因?yàn)樗獔?zhí)行一個(gè)非常重要的任務(wù)，那就是為嫦娥三號(hào)登陸月球做先導(dǎo)——首先，嫦娥三號(hào)將要準(zhǔn)確地降落在月球的某一個(gè)位置，嫦娥二號(hào)必須對(duì)這個(gè)降落區(qū)的地形地貌進(jìn)行非常精細(xì)的探測(cè)；其次，嫦娥三號(hào)要實(shí)現(xiàn)安全的“軟著陸”，嫦娥二號(hào)也要對(duì)其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行“演習(xí)”。
　　讓我們來(lái)展望一下嫦娥三號(hào)吧。
　　嫦娥三號(hào)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(huì)摔壞呢？我們的辦法是讓它一邊降落一邊用發(fā)動(dòng)機(jī)反推，慢慢降低它下降的速度；到離月球100米時(shí)，下降速度降低到零，暫時(shí)處于懸停的狀態(tài)；這時(shí)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(qǐng)它自己選擇一塊平地降下去；距月面4米高時(shí)，著陸器下降速度降低到零，這時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，以免發(fā)動(dòng)機(jī)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(huì)走出一輛月球車來(lái)，它是我國(guó)智能最高的機(jī)器人，會(huì)自己選擇行走路線，自己爬坡、越障。而且，它不光能走來(lái)走去，還會(huì)自己尋找最有探測(cè)價(jià)值的地方，用各種儀器進(jìn)行觀察、分析、測(cè)試。與此同時(shí)，著陸器也將進(jìn)行就位探測(cè)，并把數(shù)據(jù)傳回地球。
　　在這里，嫦娥三號(hào)會(huì)遇到一個(gè)“麻煩”——怎么過夜。月球上的夜晚很嚴(yán)酷：一來(lái)非常寒冷，零下180攝氏度，所有的電子設(shè)備都會(huì)被“凍死”；二來(lái)非常漫長(zhǎng)，一黑就是半個(gè)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(guó)家現(xiàn)在哪怕最先進(jìn)的電池都無(wú)法提供它“冬眠”半個(gè)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(yáng)重新升起的時(shí)候醒過來(lái)接著干活，多為我們做一點(diǎn)貢獻(xiàn)。
　　
　　夢(mèng)想并不遙遠(yuǎn)
　　我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“繞”，馬上要實(shí)現(xiàn)“落”，接下去就是“回”。中國(guó)人不但有本事到達(dá)月球、登陸月球，還要派一個(gè)機(jī)器人上去打鉆井，收集樣品，然后著陸器自動(dòng)點(diǎn)火發(fā)射，離開月球表面，跟等候在月球軌道上的軌道器對(duì)接，最后甩掉一部分東西，再啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，奔向地球。
　　等到探月工程的這三期任務(wù)完成后，就可以證明我們中國(guó)人既能上得去，干完活兒后還可以安全返回，這時(shí)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(lái)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(xiàn)。
　　我們的很多科學(xué)家都正在為實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)而夜以繼日地工作，這一天離我們不會(huì)很遙遠(yuǎn)。但是，現(xiàn)在的中學(xué)生要記住了，將來(lái)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(chǔ)，胸懷大志，報(bào)效祖國(guó)，相信你們會(huì)比我們做得更出色！
　　（感謝上海市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)和上海世博會(huì)公眾參與館對(duì)本文的支持與幫助。）