12月1日深夜,嫦娥五號成功著陸月球,2日凌晨完成鉆取采樣及封裝,吸引了全球目光。那么,中國探月工程的意義何在,又為世界科學做出了什么貢獻?11月26日,中國科學院院士、中國月球探測工程首任首席科學家歐陽自遠在2020中國南京礦物與文化高峰論壇暨礦晶鑒賞與投資研修班上作了詳細解讀。
嫦娥五號的目標是實現(xiàn)中國首次月球無人采樣返回。不光中國,美國、俄羅斯、日本、德國、英國、法國、烏克蘭、奧地利、巴西、印度、韓國等國都提出了自己的探月計劃,全球掀起了第二次探月高潮。
其背后原因何在?歐陽自遠表示,月球的重要性超出一般人的認識。美國人說,誰控制了月球,誰就控制了環(huán)地球的太空。月球的軍事戰(zhàn)略地位是地球沒法比的,使用激光武器和微波武器,只要1.3秒就可以攻擊到地球上的目標。
月球還可以幫助解決地球的能源問題。月球沒有大氣和磁場,太陽能的能量密度比地球高得多,而且月球永遠只有一面對著地球,如果能沿著月球赤道寬400公里,長11000公里的范圍內修一圈太陽能發(fā)電設備,清潔能源以現(xiàn)在的技術就可以通過激光和微波傳回地球,可以供應人類所有的能源需求。
此外,核聚變發(fā)電——像太陽那樣發(fā)光發(fā)熱——是人類的終極能源解決方案,要制造“人造小太陽”就需要用到氘和氚。地球上基本上沒有氚,需要用稀缺的氦3替代,價格每噸40億美元,但是太陽風在月球上留下了100萬—150萬噸氦3,而地球如果用核聚變發(fā)電,每年只需要100噸,可以供應地球1萬年的能源需求。
另外,月球上還有豐富的鈦鐵礦、稀土和鈾礦,地球上很難達到的實驗條件,以及作為人類探索火星和更遠太空的基地。歐陽自遠說,美國2006年出臺新版《國家太空政策》,稱“國家空間政策的目標是加強國家在太空的領先地位……如有必要,美國有權不讓任何‘敵視美國利益’的國家或個人進入太空”,由此可見月球的戰(zhàn)略性地位有多重要。
從嫦娥一號到嫦娥五號,中國探月工程走過了怎樣的歷程?歐陽自遠說,從戰(zhàn)略上來看,中國確定了繞、落、回三個步驟,2004年大年初一我國月球探測工程立項實施,總經費14億元。當時北京在修地鐵新線路,每公里造價7億元,去月球的成本相當于修2公里地鐵。
嫦娥一號是2007年10月24日發(fā)射的,就像運動員甩鏈球一樣,讓它繞地球三圈再加速甩出去,然后再以適當?shù)乃俣缺辉虑蚍@,飛得太快會與月球擦肩而過,飛得太慢會被月球引力拽住并相撞,美國和蘇聯(lián)多次發(fā)射就是這樣失敗的。
嫦娥一號從地球到月亮花了13天14個小時19分,飛206萬公里,最終離月球200公里,工作了一年零四個月。通過激光測距儀一秒鐘測一個點,嫦娥一號拍到了世界上最好的全月圖,同時分析了月球上14種元素、礦物與物質類型的含量和分布,測出月球上氦3的儲量為103萬—129萬噸,此外還探測了4萬—40萬公里間的地月空間環(huán)境,突破了大量關鍵技術,所有成果無償提供給國內高校和研究院所,一年前上網供全世界使用。
嫦娥二號2010年發(fā)射,5天飛了30萬公里就到了月球軌道,繞月飛行的高度降到了100公里。嫦娥二號拍攝了全分辨率最高的月球圖,全世界都在用。因為燃料足夠,它飛到太陽和地球第二拉格朗日點,在距離地球150萬公里的軌道上觀測太陽235天,得到了人類有史以來對太陽觀測的最好數(shù)據。它還飛到距離地球1000萬千米的地方,為名為“圖塔蒂斯”的小行星拍照,二者的距離只有860米,可以說是“間不容發(fā)”。現(xiàn)在嫦娥還在離我們五六億公里的飛行,并于2029年回到地球。
2013年發(fā)射的嫦娥三號進行了落月探測,著陸地點在月球虹灣,由于著陸的機會稍縱即逝,因此全過程由人工智能自主進行。這個難度有多大呢?歐陽自遠介紹說,在4公里見方的降落范圍內有10000多個撞擊坑,著陸器在100米左右的高度懸停3次,確定著陸點后下降到4米高,再關掉發(fā)動機落在月球上,然后著陸車“玉兔一號”自己開下來。整個計劃執(zhí)行得非常完美?!坝衩庖惶枴鄙习惭b了很多儀器,一臺天文望遠鏡使人類第一次在月亮上觀測天文,一臺望遠鏡觀測地球,一臺雷達掃描月球地層,取得了很多前所未有的數(shù)據。習近平總書記評價道:“嫦娥三號任務圓滿成功,為我國航天事業(yè)發(fā)展樹立了新的里程碑,在人類攀登科技高峰征程中,刷新了中國高度?!?/p>
經過申請,國際天文聯(lián)合會批準把嫦娥三號著陸地點命名為廣寒宮,周邊三個較大的隕石坑被命名為“紫微”“天市”和“太微”。
嫦娥四號2018年12月發(fā)射,實現(xiàn)了人類首次在月球背面著陸。由于地球無法與月球背面直接通信,因此我國先發(fā)射一顆“鵲橋”衛(wèi)星,在離月球6.8萬公里的地方聯(lián)系著地球和月球。嫦娥四號落在了馮·卡門撞擊坑,那里是月球背面最大的撞擊盆地,撞擊時間是41億年前,深度超過12公里,剝開了月球最古老的地層,我們就能以實際觀測數(shù)據來研究月球45億年前是如何形成的。嫦娥四號降落的地點被命名為天河基地,這是繼美國阿波羅基地之后的第二個月球基地,周邊三個大坑被命名為織女、河鼓和天津,旁邊的高山被命名為五岳之首的泰山。到目前為止“玉兔二號”已經在月球上工作了22個月。
今年11月24日,嫦娥五號發(fā)射。歐陽自遠說,嫦娥五號著陸之后先用鏟子取月球表面的土壤,再打一個鉆孔,土壤和巖石樣本就留在鉆孔里。接著返回艙將從月球上起飛,通過人工智能和飛船對接,踏上返程之路。
如果飛船按10公里/秒的速度沖進地球大氣層,就會被燒毀,所以特地設計了“打水漂”的方式,讓嫦娥五號在大氣層頂部彈跳幾次,達到減速的目的,最終打開降落傘,落在內蒙古的四子王旗。
歐陽自遠表示,按計劃嫦娥五號將在月球呆5個月,攜帶2公斤月球樣品返回,取樣返回目前只有三個國家做了,美國6次帶回382千克,蘇聯(lián)帶回0.336千克,中國要在新地點,遠離美國和蘇聯(lián)取樣地點的風暴洋西北部,距離美國取樣點1000公里以外??茖W家們期望那里能發(fā)現(xiàn)20億年前的玄武巖,這意味著月球活動期延續(xù)到20億年前,而不是原來的30億年,那將是了不起的發(fā)現(xiàn)。
嫦娥五號被稱作是收官之作,這之后就準備建設月球科研站,為2030年載人登月作準備,把五星紅旗插在月球上。
交匯點記者 王宏偉
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