誰造“嫦娥”奔廣寒

——訪“嫦娥之父”中國科學院院士葉培建

人物簡介：

國家空間科學與深空探測領域首席專家。中國空間技術研究院“嫦娥三號”、“嫦娥五號”總設計師顧問、總指揮顧問，科學技術委員會常委，空間飛行器總設計師、信息處理專家，研究員。曾任中國空間技術研究院計算機總師、院長助理，中國“資源二號”與“嫦娥一號”衛(wèi)星總設計師兼總指揮、太陽同步軌道平臺首席專家。在國家自然科學基金委員會計算機學科專家組專家、中國宇航學會、中國空間科學學會、中國地理信息協(xié)會等組織任副理事長、常務理事。清華大學等多所大學兼職教授、博士生導師。中國科學院院士，十一屆全國政協(xié)委員。曾獲國家科技進步特等獎、一等獎等多項獎勵。享受政府特殊津貼。榮獲全國“五一”勞動獎章等榮譽。

Q：葉院士您好，作為中國月球探測衛(wèi)星的總設計師兼總指揮，在您的帶領下圓滿完成“嫦娥一號”衛(wèi)星的研制、發(fā)射任務。實現(xiàn)了中國航天的第三個里程碑。那么，請問中國何時實現(xiàn)載人登月?

中國的載人航天是從1992年1月份開始的，那一年我們決定搞中國的載人航天。也許有人會問當初我們?yōu)槭裁床桓愫教祜w機，根據(jù)當時的國力和技術基礎，搞飛船比航天飛機更合適，現(xiàn)在證明這一選擇是正確的，美國人也不再用航天飛機。1992年開始，我們設定了一個三步走規(guī)劃：第一步是從“神舟一號”到“神舟七號”。“神一”“神二”“神三”“神四”，四個載人飛船是無人的，驗證各項技術。神舟五號楊利偉上天，實現(xiàn)了中國人第一次進入太空。我們的神舟飛船是三段，底下一個推進艙，還有返回艙，還有一個留空艙，在太空可以呆半年。楊利偉落地的位置偏差只有10千米，加加林當年落下來偏差400千米，而后來“神六”、“神七”落地偏差只有1千米不到，這是因為我們掌握了一項新技術。第二顆實現(xiàn)了多人多天，最后三個人實現(xiàn)了出艙行走。

現(xiàn)在正在進行載人航天的是二期。二期的目的簡單說起來，是發(fā)射“天宮一號”“天宮二號”“神八”“神九”“神十”。“天宮一號”比較準確的名字叫做目標飛行器，然后打“神舟八號”，在遠程交會對接連在一起，成為一個很大的組合體。“天宮一號”里面現(xiàn)在雖然沒有人，但是是完全按照有人生活來設置的，里面的溫度、濕度、氧氣等都要進行檢測，以解決將來人進去的問題。為什么有“天宮二號”還有“神九”“神十”呢?因為什么事情不可能都那么順利，如果“天宮一號”不成功，我們還能打“天宮二號”，如果“神八”不成功，還可以打神九。我們第一步實現(xiàn)了“神舟八號”和“天宮一號”的交會對接，為了更多地掌握經驗，驗證交會對接的可靠性，還得分開進行第二次對接。

第二階段的任務完成以后，我們要進行第三階段，建立自己的空間站，空間站由很多艙站組成，先發(fā)射核心艙，然后一個個發(fā)射很多的艙段，然后交會起來，上面有很大的太陽能電池翼給這個空間站供電。到2020年我們準備建立一個60噸級的空間站，這意味著實現(xiàn)多方面技術突破。比如宇航員長期生存、生活用品補給、落地等技術問題都已解決，這加起來就具備載人登月條件。

聯(lián)合國的《月球公約》指出，月球是全人類的，誰開發(fā)，誰利用。我們現(xiàn)在有能力了，就一定要去。如果今天我們不去，等別人站穩(wěn)腳跟了，我們想去也去不了!中國作為大國，載人登月不能比2030年再晚，比2030年再晚沒意思。

Q：葉院士，聽說您在中學階段僅用兩年時間就讀完了初中的全部課程，被學校保送到浙江省湖州中學。湖州中學在全國也是一流的中學。您是如何走上航天這條道路的?

我們真正搞人造衛(wèi)星是1968年，當時在文化大革命非常混亂的情況下，我們中國成立了中國空間技術研究院，1968年4月份成立的，錢學森同志第一任院長，我就是那一年由浙江大學分配，先到農村去種地，然后到這個單位的，算是到這個單位第一批分配去的大學生，一干就是幾十年。

1978年恢復高考，那一年也恢復了考留學生，我應該是改革開放以后的第一批出國留學生。由于種種原因我去了瑞士。瑞士的日內瓦是一個國際城市，聯(lián)合國除了紐約之外，在日內瓦有很多總部，其中有一個世界知識產權總部，是一個不大的樓房，里面每一個國家可以展出—樣東西代表它的知識水平。美國人展出了一塊石頭，說明書上寫著“一片月亮”。老美厲害，能夠從月亮上拿塊石頭回來。蘇聯(lián)當時展出的是俄羅斯人上天的圖片，俄羅斯人第一個走上太空。我們中國當年在那兒展出的是北京的景泰藍工藝花瓶，這也是很復雜的，也是代表我們的知識水平。

我想說的兩個超級大國沒有拿別的事，都拿空間說事。因為一個國家能不能進入空間，能走多高，代表這個國家的力量，誰掌握了太空，誰就控制了太空權。也正因為如此，美國人在不斷地發(fā)展自己的空間力量。奧巴馬政府上臺以后，取消了原來要上月球的計劃。很多人說美國人都不去月球了，中國人為什么要去?請注意，美國人宣布2035年要載人繞火星飛行。大科學家霍金曾經估測過人類200年后會進入火星。地球是人類的搖籃，但是人類不能總生活在搖籃里，一定要走出去，先是小心翼翼地穿過大氣層，接著就是整個宇宙。當然這是一個漫長的過程，但是必須看到未來。

Q：氣候變化無常，地球上發(fā)生許多災難。人類還沒有把地球問題搞清楚，也沒有解決所有地球上的問題，為什么還要進入空間?

我認為空間給我們第一個是高位置資源。廣播通信衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、對地觀測衛(wèi)星等，所有為軍事、為國民經濟服務的應用型衛(wèi)星，幾乎都是利用了這一空間資源。“欲窮千里目，更上一層樓”，站得高才能看得遠。最近幾年地球發(fā)生過那么多局部戰(zhàn)爭，科索沃戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭等，每一次戰(zhàn)爭美國人都要動用100多顆衛(wèi)星，來為戰(zhàn)場提供它的氣象、導航和搜索服務。我國的汶川大地震發(fā)生以后，地面的設施全部破壞了，但空間衛(wèi)星還可以繼續(xù)為地震災情調查、氣象等提供服務。

第二個是空間的環(huán)境資源。空間是個很特殊的地方，高凈空的，沒有污染，還有空中各種輻射。比如說高潔凈度，我們在地面上要制出高潔凈的半導體材料比較困難，在空間如果能夠建立一個工廠，生產出來的半導體材料是非常純凈的。我們在地面做的各種晶體，由于重力的影響，它的晶格必定會有些缺陷，可是在空間如果我們去做單晶硅等等，做出來的晶體是非常完美的。還有我們國家前幾年專門發(fā)射了一顆衛(wèi)星叫種子衛(wèi)星，搭載了200多千克的2000多種種子，利用空間的高能輻射環(huán)境，促使種子基因發(fā)生變異，就可以培育出一些產量高質量好的新品種。比如太空南瓜長到一二百斤都不算稀奇，一個豇豆長到50厘米也是常有的，辣椒畝產要翻一番等。

第三個礦物質能源。在將來主要是兩個能源，一是太陽能，二是核能。但太陽能有一個大的問題，即轉換效率非常低。如果我們能夠在空間建電站，就能高效率地把太陽能轉換成電能，然后利用微波輻射到地面，地面把這個微波接收后再轉換為電能。第二個就是核發(fā)電。現(xiàn)在人們有點談核色變，但是目前發(fā)生事故的主要是核裂變。我們國家正在參加國際上的一個計劃，出了幾十億研究核聚變，核聚變應該是安全的，其中最好的原料是氦3。但是地球上幾乎沒有氦3。哪兒有?現(xiàn)在我們的嫦娥一號上天以后，專門探測月球上能源的分布。我們向全世界宣布，中國人認為月球上氦3的貯存量為100萬噸。100萬噸是什么概念?如果能把氦3運回地球，那是非常巨大的一個財富。當然很多人認為這是不可能的，去個宇航員還那么困難，怎么把氦3提煉出來再帶回地球呢?但是我們想想一百年以前萊特兄弟發(fā)明飛機飛不到100米掉下來了，今天捌門國家第一架空客780可以載500個人橫跨大西洋、太平洋，這是多大的進步?

第四個是信息資源。宇宙是怎么形成的?太陽系怎么形成的?地球上最早的生命怎么來的?我們人類確確實實太渺小了，渺小到可能在地球上永遠回答不了這些問題。如果我們把宇宙大爆炸到現(xiàn)在看成是一年的話，7月份才有太陽系，9月份才有地球，然后地球經過很長時間的發(fā)展，到12月中旬才有不知道哪兒來的最早的原始森林。又經過很長時間的發(fā)展有了龐然大物恐龍，恐龍統(tǒng)治世界很長時間，這個時間是12月24日到12月28日。我們人類從出現(xiàn)到現(xiàn)在不過30分鐘，還是從古人類開始算起。我們人類在時間尺度上是非常渺小的，現(xiàn)在走不出太陽系，在相當長的時間里也走不出去，我們飛不出去。我們現(xiàn)在講的飛出太陽系，指的是有飛行器能夠飛到8大行星，真正飛到太陽系，目前我們的航天技術水平一萬年都飛不出去。

Q：據(jù)說全世界深空探測，發(fā)射航天器200多次，成功率只有50％左右。“嫦娥一號”衛(wèi)星是一個全新的航天器。您帶領著一支平均年齡不到30歲的研制隊伍，僅用3年多的時間就圓滿完成任務。在整個過程中。您遇到最大的困難是什么?

正如2007年12月12日在人民大會堂慶功會上胡總書記說的一句話：“嫦娥一號”起步晚成功早，是中國第一次有飛行器能夠飛到月球，在這個當中也解決了很多技術難題。首先軌道設計如何從地球飛向月亮，因為地球是在轉的，月亮繞著地球轉，衛(wèi)星從地球飛出去，怎么瞄準月亮?如果直接瞄準月亮打過去，肯定跑掉了。這個怎么計算?到月球去了以后，還有很多新的問題，講兩個大家很明白的事情，衛(wèi)星繞著月球飛行，每飛一圈是144分鐘，其中45分鐘是見太陽，見太陽就能充電，充電供衛(wèi)星用同時儲存起來，等到不見太陽的時候蓄電池提供電能。但是在—年的壽命里面有兩次月食。月食時，不但沒有電，衛(wèi)星不能維持正常工作，而且在月球上空的軌道溫度是-100℃，衛(wèi)星立刻就會凍死了。要解決這個問題，最后我們突破了這一技術，把“嫦娥一號”繞月球飛行一年。飛行了一年以后，還有很多燃料，為什么會有那么多燃料，都是開始為了平衡協(xié)調的結果，我們要把這個燃料消耗掉。我們一開始設計是200千米，國外是100千米，我們搞了200千米，不敢搞100千米，怕撞到月球，后來一看哪有什么偏差50千米，水平挺高的，也就是幾千米，后來我們降到100千米，還降到15千米趕快又飛回去了，折騰了幾回，我們把燃料消耗掉了，由此掌握了很多經驗。最后用這個衛(wèi)星去撞月球，成功地實現(xiàn)了可控撞月，想撞哪兒就撞哪兒。

Q：葉院士，您好!作為“嫦娥之父”，您常說“吃好饅頭，從種麥子抓起；要搞好衛(wèi)星，從源頭抓起”。作為“嫦娥”探月工程的總設計師，您能給我們簡要介紹下目前中國空間技術研究院為最后的載人登月作何準備?

目前，我們正在一片沙漠里進行模擬實驗。我們走遍全國的沙漠，尋找到一片環(huán)境最接近月球的沙漠，目前有一個90多人的實驗隊在里面修了板房。外面運水進去，正在那兒做月球車，驗證月球車能不能在月球上走起來。當然，在北京還建了一個室內月球場，在地面要做很多的實驗。如果不出意外應該在2013年“嫦娥三號”就將一個著陸器落在月球上。同時我們現(xiàn)在也在開展“嫦娥五號”和“嫦娥六號”的工作。計劃2017年，把“嫦娥五號”送到月球上去。“嫦娥五號”就比較復雜了，由四部分組成，一個著陸器，一個上升器，一個軌道器，一個返回器。這4個東西加起來質量很大，中國目前所有的火箭都搭不了，因此目前正在研制的最新型的“嫦娥五號”火箭。現(xiàn)在的發(fā)射場也發(fā)不了了，要跑到新建的海南發(fā)射場去發(fā)射。我們把這4個設備送到月球上，軌道器和返回器留在軌道上運行，著陸器落到月球表面，它有機械手，可以在月球上抓一點土壤，還可以打一個窟窿打得很深，從里面取點巖石，把這些寶貴的樣品密封起來，送到上升器里面去，然后上升器在月球上起飛。上升器起飛到月球的軌道上，和軌道器交會對接。這些技術一環(huán)扣一環(huán)，今天做這個事就想到明天要用這個技術，交會對接就用上了。交會對接以后上升器把樣品轉移到返回器里，然后軌道器帶著返回器返回地球，利用這個軌道器來控制返回器。到了離地球幾萬千米的時候，軌道器和返回器分離，返回器帶著樣品回到地球。當然這個回來的方式不同于載人飛船的返回方式，因為它是從月球返回，速度非常高。這么高速返回它的發(fā)熱、過載都會遠遠超過載人飛船，因此我們要設計一個新的返回方式。返回器到地球，我們的科學家手里頭就有月球樣品，就可以對月球上的物理、化學等問題進行分析。到那個時候，我們就完成了無人探月的“三步走”。