探月歷程：從天文觀測到實地探測

劉牛

九月，中秋將至，又到了一年中的最佳賞月時刻。圓月高掛，光芒遠勝群星，是整個夜空中的主角。自古以來，月亮賦予了人們無限的想象，也承載了人們的各種情感。人們不僅欣賞月亮的美麗，還對它抱有很強的好奇心。對月球的探索，經(jīng)歷了漫長的歷程，其中包括長期的天文觀測和20世紀(jì)方才興起的實地探測。

在裸眼觀測的時代，幾乎各種文明都有與月球相關(guān)的神話故事。月有陰晴圓缺，這種月相的周期性變化催生了與月球相關(guān)的歷法。隨著對月球觀測的深入，人們逐漸掌握了月球的運動規(guī)律。早在三國時期，我國古代天文學(xué)家和歷算學(xué)家就能精確測算出月球視運動的周期。月球可以作為天空中的燈塔，為航海家指明所在位置的經(jīng)緯度。對月球位置的精準(zhǔn)測定，一直是天體測量學(xué)的重要研究內(nèi)容之一。目前，月球是位置測量最精準(zhǔn)的地外天體，定位精度已經(jīng)達到了厘米級。

劉牛南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院助理教授

在伽利略發(fā)明了天文望遠鏡之后，月球自然是他的第一批觀測目標(biāo)之一。伽利略發(fā)現(xiàn)，月球表面上呈現(xiàn)出坑坑洼洼的結(jié)構(gòu)，這打破了人們對于月球世界的想象。伽利略的觀測結(jié)果也許令當(dāng)時的很多人失望，但這些如今在地球上已經(jīng)難尋蹤跡的“傷疤”記錄著地月系統(tǒng)的早期撞擊歷史，是重要的研究線索。繪制精細的月面圖是研究月球起源和演化的重要手段。

歷史上，地基天文觀測是探索月球的唯一手段，這一狀態(tài)一直持續(xù)到20世紀(jì)50年代。兩個標(biāo)志性轉(zhuǎn)折事件是1957年蘇聯(lián)的月球2號探測器撞擊月球和1969年美國阿波羅載人登月飛船成功在月面著陸。從此，人類開始與月球有了實質(zhì)性的直接接觸，對月球的探索手段也從地基觀測升級成了實地探測。這也使得登月這一熱門科幻題材徹底成為現(xiàn)實。

通過對月球近距離的衛(wèi)星觀測和對月球的直接采樣，人們獲取了大量有關(guān)月球的信息?？臻g月球探測也為地基天文觀測提供了新的測量手段。在月面放置特殊反射鏡，由地面向月面反射鏡發(fā)射激光，再從地面接收反射回來的激光。通過精確記錄激光這一來一回所用的時間，就可以得到地月間的豐富信息。這種技術(shù)叫激光測月，物理學(xué)家可以用它來檢驗愛因斯坦的引力理論。

我國的探月工程雖然起步較晚，但一直在按計劃穩(wěn)步前進。2009年3月1日，我國第一顆月球衛(wèi)星嫦娥一號在完成既定任務(wù)后撞擊月球表面。助力“嫦娥”實現(xiàn)奔月目標(biāo)的靈藥，不是來自天神的賜予，而是來自國家對深空探測事業(yè)的持續(xù)投入和科研人員在無數(shù)日夜里的艱苦奮斗。在不久的將來，中國人終將在月球留下自己的腳印。

進入21世紀(jì)，人類的奔月目標(biāo)已經(jīng)不再是實現(xiàn)個人的長生不老，而是為了整個人類文明的延續(xù)。探索月球并非終點，只是深空探測的第一步。隨著實地探測的深入，開發(fā)并利用月球上的資源，將是月球探索下一階段的重要內(nèi)容。月球自身也是進行技術(shù)實驗驗證與天文觀測的理想平臺。我國科學(xué)家提出了一項鴻蒙計劃，在月球背面建立射電天文陣列，專心“聆聽”來自宇宙黎明的信號。

月球與地球相伴了四十多億年。在這漫長的歲月里，地月一同經(jīng)歷過相似的外部環(huán)境和事件，而地月之間的長期相互作用也影響著彼此的演化。人類文明自誕生之初就與月球密切相關(guān)，月球?qū)θ祟愇拿鞯挠绊懮鯙樯钸h。月球既是我們的研究對象，也是我們往外觸探宇宙的跳板。人類對深空的探索，始于對月球的探索?，F(xiàn)在如此，未來也是如此。