嫦娥再奔月

　　在上期的《阿波罗“阴谋”》中，中国探月计划一期工程首席科学家欧阳自远院士为我们解开了笼罩在阿波罗计划上的种种疑点，也展现了人类重返月球的坚定信心。
　　那么，月亮上到底有什么在吸引我们，而中国人又如何踏上月球呢？本期，欧阳院士继续为我们讲述——
　　
　　月球的魅力
　　1972年12月，美国的阿波罗17号完成了迄今为止人类最后一次登月。在这之后20多年时间里，美国人没有再做月球探测，而把主要精力转向了发展空间站、研制航天飞机和火星探测。但在进入21世纪前后，全世界十几个国家又纷纷提出探月计划，掀起了新一轮探月高潮。
　　月亮上到底有什么东西在吸引人类呢？我归纳了一下，大概有这么几个方面的原因。
　　第一，月球上有着极其丰富的矿产资源，如铀、钍、稀土、磷、钾、铁和钛等。比如，我们现在用来制造飞机、火箭等都需要金属钛，我国四川攀枝花这个地方的钛铁矿储量就占到全国的90.5%、全球的35.2%；但是在月球上，钛铁矿分布的范围相当于一个中国的面积！
　　第二，大家都知道，地球上的煤、天然气和石油等不可再生的“化石能源”都面临着枯竭的危机，我们把这些都开采完了以后该怎么办？当然，人类将开发应用一系列可再生能源——水力发电、太阳能、风能、生物质能，等等。除此之外，我们还有月球。比如太阳能，因为月球没有大气，没有云层遮挡，太阳光直射月球表面，单位面积的能量密度比地球上大得多，再加上月球的一个白天就相当于地球半个月的时间，只要在月球上经度相距120°的地方建三个并联式太阳能发电站，就可以不间断地向地球输送电能。日本一位科学家设想，沿月球的赤道铺设一圈太阳能电池板，就像给月亮系一条“腰带”，转换成的电能用微波和激光传回地球，就可以满足今后全人类的全部用电需求。
　　现在世界上很多科学家正在研究可控核聚变发电，如果能够实现，一种叫“氦-3”的元素将是很好的原料，用100吨氦-3发出来的电就可以满足全世界全年的能源需求。地球上的氦-3总共只有15吨左右，但我们的嫦娥一号已经初步探明，它在月球土壤中的含量至少有100万吨，足够人类使用上万年。
　　第三，月球有着特殊的空间环境，我们可以利用它做很多在地球上不容易进行的工作。比如在这个微重力、无磁场而且无污染的环境里生产新型合成材料或生物药品，将会获得混合非常均匀的产品。再比如月球上没有大气，地基稳定，是非常理想的天文观测场所。月球引力只有地球的六分之一，从这里发射升空探测器要比在地球上容易得多并且节省燃料。另外，月球还可以作为我们监测地球的“制高点”……
　　
　　中国人的探月三部曲
　　中国人的探月之路，将分三步走，概括起来就是“探”“登”“驻”三个字。
　　第一阶段是“探”，也就是进行无人月球探测。为了保证把航天员成功送上月球，我们必须先把来去月球的“路”给摸清楚，关键技术都解决。第二阶段是“登”，实现载人登月。第三阶段是“驻”，也就是说我们要建立月球基地，让航天员可以在月球上居住和工作，开发利用月球的资源、能源和环境，为人类社会的可持续发展服务。
　　我们正在进行的“嫦娥工程”，正处在“探”这个阶段。它不是一蹴而就的，也分为三个小的步骤：
　　“绕”：要全面地了解月球，就必须派出探测器，环绕月球飞行一年以上，对月球进行综合性和整体性的探测。
　　“落”：我们的探测器要在月球表面“软着陆”，并在月球上活动，进行实地精细考察。
　　“回”：探测器不但要在月球上“软着陆”，还要在进行探测和取样后安全返回地球，带着月球样品回来供人们研究。
　　这三步无人月球探测工作做完后，我们就会把中国的航天员送上月球；但在这之前，必须把“前三步”老老实实地做完、做好。
　　
　　嫦娥两姐妹
　　2007年10月24日18时05分，我们的嫦娥一号准时发射升空。它绕地球飞行5圈后，通过加速甩脱地球，进入奔月轨道，奔向遥远的月球。它成功地完成了中国无人探测月球的第一步，也就是“绕”的任务，并创造了好几项“世界第一”——
　　嫦娥一号绕着月球一圈圈地运行，飞了一年零四个月，把月球的全貌都“看”到了。利用它传回的数据，我们第一次制作出高精度的“全月球影像图”。以前其他国家也通过探月制作过“月球全图”，但没有一张是“全覆盖”的，都有很多“空隙”。迄今为止唯一一张真正的“全图”，是嫦娥一号、是中国人做出来的。
　　还有就是上面已经提到的，嫦娥一号除了测量月球表面的化学成分和矿物分布，还测量了它的土壤层厚度，第一次比较精确地计算出月球上氦-3的资源量。嫦娥一号还获得了海量的近月空间环境的科学数据，以及不少新发现。
　　嫦娥一号在完成它的历史使命后，于2009年3月1日在精确控制下撞向月球，完成了“硬着陆”。它在撞击过程中仍然坚持工作，一边飞一边拍照，获得了1469千米的三维影像，直到“生命”结束的那一刻。国际上共有6次“撞月”，嫦娥一号是取得资料最完全的一次。
　　今年发射的嫦娥二号，外形、重量和嫦娥一号差不多，实际上它是嫦娥一号的备用卫星，可以说它俩是一对“孪生姐妹”。但嫦娥二号比它的“姐姐”更加神通广大——首先是飞得更快，它将不再像“姐姐”那样先绕地球飞几天，而是直接飞向月球；其次是靠得更近，嫦娥一号距月面的高度是200千米，而它将下降到100千米；第三是看得更清，它所携带的照相机的空间分辨率比嫦娥一号提高了10倍以上，从120米提高到了小于10米。
　　比起这些进步来，其实最激动人心的是，嫦娥二号的发射标志着中国的无人月球探测正式迈出了第二步——落月探测。
　　
　　展望嫦娥三号
　　嫦娥二号之所以拥有这样的本事，是因为它要执行一个非常重要的任务，那就是为嫦娥三号登陆月球做先导——首先，嫦娥三号将要准确地降落在月球的某一个位置，嫦娥二号必须对这个降落区的地形地貌进行非常精细的探测；其次，嫦娥三号要实现安全的“软着陆”，嫦娥二号也要对其中的关键技术进行“演习”。
　　让我们来展望一下嫦娥三号吧。
　　嫦娥三号将于2013年发射，它将“软着陆”在月球表面指定的着陆区。我们知道，月球是没有大气的，也就不可能使用降落伞。那么怎么保证它既能降下去，又不会摔坏呢？我们的办法是让它一边降落一边用发动机反推，慢慢降低它下降的速度；到离月球100米时，下降速度降低到零，暂时处于悬停的状态；这时地球上的工作人员已经很难控制了，但不要紧，着陆器具备很高的智能，我们请它自己选择一块平地降下去；距月面4米高时，着陆器下降速度降低到零，这时关闭发动机，以免发动机喷射的气流冲击月面的土壤尘埃，然后以自由落体的方式“软着陆”在月面上。
　　安全着陆后，着陆器上会走出一辆月球车来，它是我国智能最高的机器人，会自己选择行走路线，自己爬坡、越障。而且，它不光能走来走去，还会自己寻找最有探测价值的地方，用各种仪器进行观察、分析、测试。与此同时，着陆器也将进行就位探测，并把数据传回地球。
　　在这里，嫦娥三号会遇到一个“麻烦”——怎么过夜。月球上的夜晚很严酷：一来非常寒冷，零下180摄氏度，所有的电子设备都会被“冻死”；二来非常漫长，一黑就是半个月。怎么办呢？我们必须给它供电加温，使它保持在零下40摄氏度以上。但是，我们国家现在哪怕最先进的电池都无法提供它“冬眠”半个月所需的电量。所以我们正在研制一种全新的原子能电池，它可以一直工作30年，以确保我们的月球车能够在漫漫寒夜里安全、舒服地“睡眠”，等太阳重新升起的时候醒过来接着干活，多为我们做一点贡献。
　　
　　梦想并不遥远
　　我们已经实现了“绕”，马上要实现“落”，接下去就是“回”。中国人不但有本事到达月球、登陆月球，还要派一个机器人上去打钻井，收集样品，然后着陆器自动点火发射，离开月球表面，跟等候在月球轨道上的轨道器对接，最后甩掉一部分东西，再启动发动机，奔向地球。
　　等到探月工程的这三期任务完成后，就可以证明我们中国人既能上得去，干完活儿后还可以安全返回，这时我们就可以送人上月球了。不但如此，我们还要建立自己的月球基地，来开发利用月球的资源、能源和环境，为全人类的和平发展做贡献。
　　我们的很多科学家都正在为实现这样的目标而夜以继日地工作，这一天离我们不会很遥远。但是，现在的中学生要记住了，将来的重任必将落在你们这一代人身上，希望你们持续努力，打好基础，胸怀大志，报效祖国，相信你们会比我们做得更出色！
　　（感谢上海市科学技术协会和上海世博会公众参与馆对本文的支持与帮助。）