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中国月球探测首席科学家欧阳自远谈中国探月行动

http://www.sina.com.cn 2002年05月17日 15:01 贵州都市报

  欧阳自远--中国月球探测首席科学家、天体化学与地球化学家,1991年当选为中国科学院院士(学部委员)。他是我国第一位系统研究陨石的学者,最早开展比较行星学研究的专家,我国天体化学学科的开创者。他系统地开展了各类地外物质(陨石、宇宙尘、月岩)、比较行星学、天体化学与地球化学的研究。现任中国科学院地球化学研究所研究员,贵州省科协主席。

  一轮明月挂在夜空,给人带来无穷的遐想--吴刚还在不停地伐那棵怎么也伐不倒的桂花树吗?寂寞的嫦娥、捣药的玉兔还在月宫里吗?记得小时候画过一幅画,梳着羊角辫的我坐在月亮上荡秋千,心里暗自期盼着什么时候也能到月球上看一看……令人欣喜的是,这一切不再是遥不可及的梦。记者日前采访了中国月球探测首席科学家、中国科学院院士欧阳自远,真切地感受到我国探测月球的脚步声越来越近--

  科学家眼中的月球

  欧阳院士说,月球是地球惟一的天然卫星,自古以来,人们就对月球寄予了很多充满诗意的遐想,人们总是希望知道这月球到底是什么,月球上有人吗?

  以前,人们只能靠肉眼观测来寄托自己的一种想象。直到16世纪望远镜发明以后,人们发现月球上有环形山。真正对月球的了解是在上世纪五十年代以后,1959年至1972年,成功地发射了45个对月球的各种探测器。前苏联的“月球号”拍摄了月球另一面的照片,把月球的整个面貌展现在人们面前。1969年,阿波罗11号实现了人类的梦想,第一次踏上了月球,人们才了解到月球的真实面貌。

  月球的平均直径为3475千米,相当于地球直径的27%;月球的表面积为3800万平方公里,只有地球表面积的1/14;月球的质量约为地球质量的1/81,体积只有地球体积的1/49。月球没有磁场,重力只相当于地球的1/6。月球的表面没有空气,没有大气层,基本上是超高真空状态,也没有一滴水。月球表面照着太阳的地方气温高达100多度,没有照着太阳的地方则为零下100多度。

  为什么要研究月球

  欧阳院士说,我们生活在地球上,总希望知道地球的从前和地球的未来,地球的发展将是什么样。既然月球是最靠近地球的一个天体,我们当然要研究它,把它和地球进行对比。

  我们拿火星、金星、水星等来和地球作对比,这门学问称作比较行星学。研究比较行星学必须要研究月球的形成、月球的演化,来对比地球的形成、地球的演化。我们研究月球的一个原因是通过研究月球来了解我们的摇篮————地球是怎样形成和演化的。第二个原因是我们生活在地球上,地球为我们提供了充分的资源、能源、环境,我们现在依靠着这些发展着的高度的文明。但是地球上的资源总有一天会枯竭的,那么月球有没有可能在某些方面给予地球以支撑、以帮助来解决人类的这种困境?人们希望通过研究月球,为自己将来的发展寻找出路。

  丰富的矿产资源

  欧阳院士说,我们地球上现有的煤大概能烧七八十年,石油大概能用四五十年,铀矿,也就是原子能发电的原料也不过四五十年,天然气也就是四五十年,那么这些天然资源耗竭了以后,人们靠什么来维持自己的社会高度文明发展呢?自然希望月球能提供。因为月球是离地球最近的天体。

  月球上蕴藏着丰富的矿产资源。其中月海玄武岩中钛铁矿的含量可达25%(以体积算),对地球上的人类来说,月球上的钛资源是取之不尽、用之不竭的,多少亿亿吨。铁也是很多的。月陆区广泛分布的斜长岩富含硅、铝、钙、钠等元素,克里普岩富含钾、稀土元素和磷。还有很多铀和钍。稀土的量也是不可想象的多,非常巨大的,成片的。有人说把月球上的这些土壤直接熔了,可以变成太阳能电池板,铺在月面上。月球上的这些资源可能成为地球的一个储藏库,今后可以去开发利用。

  月球上的能源

  欧阳院士说,月球上的能源主要是太阳能。月球上照着太阳的地方温度很高,又没有云彩遮挡,很稳定,它的能量密度要比地球大得多。地球上用太阳能要受很多限制,要受大气层的遮挡,要屏蔽紫外线,阴天不能用,还有角度问题。月球上有个好处是它的白天很长,一个白天相当于地球上的十四天半,一天相当于地球上的一个月,如果建3个并联式的发电场,每120度建一个,至少有一个发电站是被太阳照着的,甚至有两个发电站是被太阳照着的,这样就可以持续地来发电。这个能量怎么传回来也有人宣称已经解决了,用微波传回地球,接收后再转化成电能。不过光是利用太阳能,终究解决不了大问题。全世界都用月球的太阳能,这恐怕有些不现实。

  月球表面土壤中富含太阳风粒子氢和氦—3,氦—3是一种清洁、安全和高效的核聚变发电燃料。核聚变发电是人类解决能源危机的一个非常重要的方式,现在全世界都在研究。它是模仿太阳发电,温度达几百万度到上千万度,现在这个反应已经解决了,反应维持的时间也慢慢增长了,欧洲已经实现了核聚变输入的能量小于输出的能量,预计大约还有20年到30年,核聚变发电可以实现商业化,人们就有条件来研究提取月球上的氦—3。月球上的氦—3有可能解决地球上万年的能源需求。

  月球的环境资源

  欧阳院士说,月球是个什么样的环境呢?第一是真空,第二是没有污染,没有任何的人为活动在上面,第三没有磁场。在地球上,在空间站上,都会受到地磁场的影响。而月球上根本没有磁场,在地球上根本没法生产的一些非常昂贵的生物制品和新材料都可以在那里制造。现在已经提出了十几万种生物制品,在地球上是没法制造出来的,大家都公认,可能月球是最好的一个生产环境。

  另外那里可以建一些对地的监测站、天文台,还可以设置天文望远镜。我们地球上的望远镜哪怕你做得再大,但几百公里厚的大气层,加上太阳的作用,加上温度、人为的污染,搅得你模模糊糊的。我们把望远镜设在月球上,在真空的条件下,在离地球40万公里以外来观测各种天体,可能它更为清晰,还能够发现更好的问题。

  我国为什么要探测月球

  欧阳院士说,对月球的探测是整个科学技术发展的一个必然方向,涉及到国防、经济、政治、军事各方面的需要。它会辐射出无穷无尽的各方面的需求,来带动科学技术的发展。

  我国搞月球探测,一是顺应世界的潮流,二是我国经济发展的一个必然,它对我国的各个方面发展将起到推进和促进的作用。第三,花钱不多,我们不会重复别人的工作,我们的起步很晚,但起点很高。另外是月球本身的资源、能源、环境的吸引力。

  整个航天技术分为三大领域:卫星应用、载人航天深空探测。我们国家在前两项取得了很大的成就,但深空探测我们现在还等于零,深空探测的起步只能是月球。以后深空探测要到火星上,从地球上去太费劲了,从月球上去很省劲。所以说它是深空探测的前哨站、转运站。

  对我国来说,除了科学价值外,探月的成功还将增强民族的自信心和凝聚力,能够显示我们国家的大国地位,推动经济与高新技术的发展,以及空间科学的进步,还能培养一大批技术人才。总的来说,这是一件非常有益的事情,其意义不是金钱所能衡量的。

  完成一次月球探测计划成本等于修两三公里地铁

  欧阳院士说,正在酝酿中的第一次“中国月球探测计划”,将根据我国的实际情况,发射卫星到月球轨道上,对月球的资源储存量、能源分布等方面进行初步探测。随着航天技术的日臻成熟,探月成本已经大大降低。例如,美国曾在1998年实施了一次非常成功的“月球勘探者”计划,只花了6200万美元,远低于二十世纪六七十年代的水平。印度拟议中的首次月球探测计划总投资也仅约合人民币7亿元。我国完全有能力采用经济适用的空间技术,把首次探月成本控制在10亿元之内。1998年建成的广州地铁1号线平均每公里造价为6.629亿元;去年通过国家计委评估的广州地铁3号线,总预算额约150亿元,每公里技术经济指标为4.2亿元。因此,我们进行一次月球探测,也就相当于建造两三公里地铁的投资。

  我国对月球的探测可以说是进入倒计时的要求,不久的将来就可以实现,“十五”期间有可能争取实现头一次的探测。载人登月、在月球上建小区,则是更为长远的设想,实施起来难度很大。

  首次探月将是卫星探测

  记者问:有报道说中国最先踏上月球的可能是太空机器人,今年5月就可以做好了,是这样吗?

  欧阳院士说:这些报道有误,这是一个整体的工程,我们大概要分几步来实现:第一步是做卫星探测,第二步才是软着陆,再加上月球车,在月球上进行探测。我正在编制第二期月球探测的方案。月球车里面当然有各种各样的机器人,要有各种各样的功能。你说得很对,最先不是人,而是机器人登月,任何国家都要经过这个过程。我们不敢载人,月球在几十万公里外,人放出去了怎么回来,这个技术很艰难,需要长期的准备。第三步我还得派机器人上去,选择一个最好的地方采样,然后要返回,为载人返回作准备。我们国家的计划主要是不载人登月探测,我这是头一次跟你披露。

  第一次探测月球是卫星探测,放8台仪器上去,都是很先进的,对月球进行全面的探测,主要探测月球的资源、能源的分布和它的特殊环境。

  我国月球探索进展如何

  记者问:能否谈谈我们国家进行月球探索目前的进展?

  欧阳院士说:自从我们国家提出要开展这方面的工作以来,经过好几年的努力、论证、协调,现在的工作已经进展到目标是明确的,方式也已经确立了。我们是做一个探测的卫星来对月球进行全面的探测,利用哪些设备去进行探测也通过了论证。现在的问题是牵涉到整个的几大系统,比如火箭———运载系统,它的轨道,它怎么走,走到哪里去,很复杂的。因为你发射一般的卫星都那么费劲,而我们要发射的探月卫星必须逃离地球的引力场,进入到月球的引力场,所以我们发射有一个非常复杂的轨道,要经过精细的计算和论证。现在轨道也已经明确了。此外,必须要测量到卫星在途中的位置和它的工作状态,还要控制好它的状态。这些问题也已经解决了。这个卫星本身又有电源、结构、温度控制、电传等8大系统,这些系统的分工、论证也都已经完成,这些仪器也在进行研制。另外还要进行测试,包括上去以后数据传下来,怎么接收、还原、利用,这些问题都已经有了详细的计划和安排。总之,我们国家现有的条件和能力已经能够完全实现我们提出来的各方面的要求。但何时探测月球还必须由国家最后来作决策,还要考虑整个国际形势和国内形势,这毕竟是一件影响比较深远的事情,所以要慎重考虑。我想我们国家在近几年是必然要做的。我们也想尽量早一些,因为整个的形势对我们国家不太有利,美国、俄罗斯、日本、欧空局近几年都有新的举措,印度也提出2005年要进行月球的探测,我们国家怎么也不应该太落后,我们也在加紧工作,随时做好准备,力争能尽早实施。

  建月球小区是全人类的梦想

  记者问:有消息称我国有一个“奔月”计划是十年以后在月球上建小区?

  欧阳院士说:月球上建立小区是全人类的一个共同的梦想和愿望,因为人们必须要征服月球,必须要把月球纳入到地球的人类发展的轨道上来,所以人类要在月球上建立月球村。月球小区的概念是一大片,这是一种误解。月球基地是要建的,但是月球基地建立前必须寻找出一个最富集的资源地区,必须找到一个最合理利用的一个地块,然后就像建空间站一样,一样一样地发射。关于建月球基地或者说居民小区这样的计划,世界上很多国家都有,很多科学家在研究,怎么做最省钱最快,这些方案也都有,能源用什么,怎么开发等等,这并不是很难的事情,难的是实施这个事情。首先地球要有需求,第二你那个地方要真正地站得住脚,究竟有多大的规模。这必然是一个国际合作的项目,就像空间站一样,大家来凑份子,发挥各自的特长,把这个基地建好。我们倾向于叫月球基地,也就是集研究、开发、利用于一体,在基地里头就像我们现在一样自由地生活下去,因为它各种各样的功能包括大气压、氧气、水、生活用品……一切东西都是和地球上一样的。但这可能是2020年以后的事情,中国根本没有能力单独去建设月球小区,也没有这么大的经济实力。

  记者问:实际上说起来我们“十五”期间能够做的就是进行月球探测?

  欧阳院士说:对,这是实实在在的事情。将来要建小区,这是个前景和趋势,我们现在连载人航天都没有做到,载人航天现在只有四五百公里,贴着“地皮”转的,登月得逃脱地球的引力到另一个天体上去,那是更难的了,得在条件充分成熟的情况下才能实现。所以说那是将来的事情,绝对不是目前的事情。

  我国有潜力登上月球

  记者问:英国《经济学家》杂志发表了一篇文章《下一个登上月球的可能是中国人》,他的理由是中国的第一个飞船就大得足以载人,神州飞船的空间可以装载三个以上的人。这种说法有道理吗?

  欧阳院士说:他说对了一点,我们火箭的运载能力还是很大的,我们国家还在研制大推力的火箭,我们现在已经完全有能力把几吨以上的东西打到地球外面去。我们现在的神州号确实有很大的余量,火箭的推力是足够的。我们现在发射到月球的卫星也很重,因为我们想把卫星做得功能齐全一些,里面的仪器很重,保证它的整套体系很重。我们现在发射神州号显示了一个特点,我们可以把很重的东西发射上去,就是说中国的潜力是很大的。他所说的中国要发射载人登月,载人登月就更重了,从地球上发射到地球的空间,大约是两三万公里吧,这个需要很大的推力,要几级火箭才能发射上去。到了空中以后,要克服地球的引力,转移到月球的轨道上,所以它还要用火箭,还要用燃料,还要再喷射、再加速,可能要几次加速,才有可能到达月球。假如登月的话,要返回地球,除了一个着陆舱到月球上,还必须留一个太空舱在月球外面转,着陆舱还要带一个火箭,任务完成后,它要发射到滞留在空中的太空舱里,两舱对接,然后又要有一个火箭发射返回地球,所以我们要发射大推力的火箭,才有可能实现登月。他说的这个显示了中国的潜力,但并不是说我们现在真的能够实现。因为除了火箭外,还有很多其他问题需要解决,这是很难的,人上去后要保证他能回来,这是个非常复杂的系统工程。他说的有一点道理,将来到月球上漫步,中国是可以实现的,这是发展的必然,但不是最近。

  探月所得全球共享

  记者问:我们国家探月获得的东西是不是全球共享的?

  欧阳院士说:我们可以做到这点,现在探月的东西绝大部分是全球共享的,因为这是人类共同的财富,月球不属于任何国家。联合国说过:月球不属于任何国家,允许开发利用。既然允许,有能力的国家谁先开发利用谁当然先得利了。联合国有一个月球条约,它允许谁有能力谁先占有,虽然它不是划归版土,但可以利用起来。所以中国不能够长期沉默,花很少的钱也要为民族争光。

  在空间的竞争上,你要维护你一个大国的地位,假如不做月球探测,人家会瞧不起你,别人会认为你没有这个能力。对于月球来说,绝大部分东西是可以交流、使用的,中国也一样,月球是航天领域里最好实现国际合作的,不像军事,不像资源,不是局域的,而是全世界的,所以我们也应该为全世界做一定的贡献。

  探月并非出于功利思想

  欧阳院士说:我们国家并不是为了私己的利益,需要什么资源,才去探测月球,现在还没有到这个程度。如果说急需哪种资源要到月球上去找,那就太功利了一点。我国现在还有那么多煤,可以烧很长一段时间,也没有必要到月球上运回一般的资源来,那些东西在月球上用就行了。

  我们探测月球可以将月球上有什么、资源有多少、在哪些地方最富集等等贡献出来,这是全人类的财富,大家都可以去把它开发和利用起来。你先在那里建了基地,开矿,谁也没法限制你,你有这个权力。所以我们国家一定要进一步地发展,增强自己的经济实力,因为要应用起来都是全球性的,牵涉到整个的工业、能源。月球为人类提供了这方面的资源保障,给人心里垫了底。至于说我们要不要建月球基地,搞一个地球的监视站啊,那看你的国家了,谁都可以去做,只要你有这个能力。

  太空旅游并非遥不可及

  记者问:美国富翁蒂托、南非富翁沙特尔沃斯近期各支付2000万美元登上了空间站。有消息称随着技术的发展,以后只需2万美元人类就可以实现太空旅游,这一说法可行吗?

  欧阳院士说:如果说时间上没有限制的话,我认为是完全可行的。中国人要实现太空旅游第一要老百姓富起来才行,要有这种经济实力,第二需要整个的运输成本降低。现在发射到空间站,一公斤的运输成本是一万美元,100公斤要100万美元,是很昂贵的。

  到月球旅行有几个前提,首先我们国家要建立月球基地,如果没有建立月球基地,穿宇航服在月球上跑几圈也是可以的,但这可能要更多的花费。坐宇宙飞船去火星得8个月,到月球上要花3天到5天,到空间站大概也就是十几二十分钟,时间的差距是很大的,受的训练也不同,装备也不同。

  我想随着时间的推移,技术的进步,运输成本的降低,要说2万美元能实现太空旅游,我认为是可行的,完全可能有越来越多的人享受到太空旅游。现在有很多的设计,包括太空站的巨大的饭店哪,里面有花园有餐厅,要构建起来是很昂贵的。很多国家都在希望能扩展人类的视野,去进行太空旅游,我想这是历史发展的一个必然的结果吧,但毕竟只有少数的人能实现。

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  美国、欧共体、俄罗斯和日本等国正在酝酿和筹备一个比阿波罗号载人登月行动更为雄伟的计划———重返月球计划。根据这一计划,人类将于2005年在月球建立月面前哨站,装备加压舱、发电设备、生活必需品和月面活动车等;2010年将建立设备齐全的永久性居住地,人员可在月面滞留几星期,以开展生命科学实验和天文观测;2015年将在月球建立小型的可永久居住的月球基地;到2020年人类将在月球兴建实验工厂、农场等,使月球的“地球村”自给自足,然后在后期逐步建立月球城市。(李娟)

  

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