中國探月工程不只是從月球取土那么簡單

“美國阿波羅計劃17次把宇航員送上太空，都完美地避開了太陽質子事件。是他們特別幸運嗎？”中科院國家空間科學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，拋出這樣一個問題。

答案顯而易見，當然不是。“美國很早就開展太陽質子事件預報，并避開了太陽爆發。”王赤說，我們未來的載人登月，空間天氣預報也非常重要。

2020年12月17日，嫦娥五號帶著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？當然不是。

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

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家的夢想！”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;二是月球自轉緩慢，可對天文目標長期監測;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號攜帶了一臺遠紫外相機;我國的嫦娥三號和四號，分別攜帶了月基光學望遠鏡和低頻射電天線。

不同的是，阿波羅16號的相機是手持人工操作，而我國是首次依托地外天體開展自主天文觀測。這種無人自動觀測的好處，一是精度高，指向定標精度達0.05度，指哪打哪;二是工作時間長，實現3年觀測、2年實驗。

王競介紹，通過嫦娥探月工程，我國已實現三大天文科學成果，包括雙星演化的物質交流，環月北極的紫外巡天和揭示月球大氣層“水”含量特別少。

而嫦娥四號任務略有不同，它率先進行甚長波天文觀測試驗，目前正在進行數據的定標和分析。

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和磁場，但是從什么時候開始，月球變成一片死寂，現在大多是猜測，缺少一些關鍵證據。

“美國阿波羅計劃采集的巖石樣本都是30億年以上的，所以當時國際科學界認為月球在30億年前就‘死了，但最新的遙感觀測結論并非如此。”肖龍說，我國科學家研究發現，月球的火山活動持續到了十幾億年前，改寫了人類對月球形成的認知。

肖龍說，嫦娥五號獲取的月壤有五大潛在科學價值：一是限定月球火山活動時限;二是校正月球撞擊坑年代曲線;三是揭示深部月幔性質和巖漿來源深度;四是制約月球磁場結束時間;五是優化月球巖漿洋模型，有望解決月球科學重大問題。

空間天氣研究有了“月球氣象站”

太陽風、粒子、磁暴……王赤院士的研究是“避實就虛”。

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，關注月球的空間環境;另一方面是測地，把月球作為天然的衛星平臺，對地球空間進行觀測。這些研究包括：太陽風、地球風與月球相互作用，粒子與月表的微觀作用過程、月表輻射特征，地球等離子體層結構及其對磁暴和亞暴的響應等。

王赤打比方說，過去研究太陽風與地球作用、地球磁層等問題，就像盲人摸象，現在站在38萬公里之外，看到全景認識也就更全面了。

從嫦娥一號到四號，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，以及為月球開發利用提供空間環境保障支援。

在太空中，宇航員和科學儀器極易受到太陽耀斑、日冕暴發等災害性空間天氣的傷害。王赤說：“現在空間預報的水平大概相當于地面天氣預報六七十年代的水平，所以道路還很漫長。”未來將要從三個方面提高：一是對物理規律的了解;二是要有獨立自主的探測數據;三是要有數值預報的模式。