欧阳自远院士
 

　　按照预定计划，12月2日凌晨由我国长征三号乙大推力运载火箭成功发射的嫦娥三号，包括着陆器和一辆六轮的玉兔号月球车，将于12月14日在月球的虹湾着陆。这是自1976年苏联的月球24号探测器之后，第一个登陆月球的探测器，这将开启我国月球探测新的时代。
 

　　孤独的“探月者”

　　早在上个世纪60年代，我就开始了月球探测的研究，到现在已经整整半个多世纪。但在最开始的30多年中，国内月球探测的研究人员凤毛麟角，我们十分孤独。那时我们在月球探测方面也没有任何发言权，只能够根据美国和苏联发表的文章来了解他们的工作，没有自己的第一手资料，这也导致在月球探测的问题上中国没有任何话语权。

　　目前为止，人类探测月球实际上分为两个阶段。第一个阶段是上个世纪六七十年代美苏太空争霸时期所进行的月球探测活动，在该阶段，美国取得了最后的胜利。当时，无论是美国还是苏联，他们都对本阶段月球的探测做出了巨大的贡献，尤其是美国的阿波罗载人登月计划，引领了上世纪60-70年代几乎全部高新技术的突破与进步，成长了一大批新型的工业群体，推动了科技、经济、军事的发展，并促进了人才队伍的培养与成长。

　　此后20年，月球探测进入低潮期。美国在成功登月以后，当时很多人认为没有必要继续探测月球了，美国人也这么看，于是他们将注意力主要放到了搞航天飞机和国际空间站上。

　　虽然老布什总统在1989年提出了要重返月球，但是并没有实施。后来小布什总统在2004年宣布，美国航天犯了一个极大的战略性错误，就是他们把自己限制在低轨道上，只搞了航天飞机和空间站，所以他们要重返月球，要重新认识月球，并要探测整个太阳系。

　　紧跟着由于技术的进步，欧洲空间局、日本、中国、印度，还有欧洲的个别国家，以及韩国、巴西等都要搞月球探测，月球探测迎来一个新的高潮，这主要是由于对月球和宇宙探索认识的不断深入，月球探测的价值和意义已经和以前大不相同了。
 

　　十年“探月”论证

　　进入新世纪以后，中国有能力探测月球了。从2004年开始，我国开始实施探月计划，这个10年是实践的10年。我国已经和过去的孤独和彷徨告别。

　　现在，中国已经有能力到达月球了，而且马上就要落在月球上。因此，在月球探测上中国的进步是很大的，我们终于有了自己的话语权了，这值得我们兴奋和骄傲。

　　如今，我国的很多大学也都建立了月球与行星科学方面的院系、实验室等，有关的研究院、所建立了月球与行星研究的研究机构、实验室与研究团组，相应研究人才越来越多，这种发展是令人鼓舞的。

　　但是前一个10年，从1993年到2003年，我国的探月经历了10年的论证，这也是我从事探月工作最为困难的10年。那个时候，有很多困惑围绕着我们，我们不知道最后能不能立项，因此像我们搞月球探测研究的，有时感到很是彷徨苦闷。由于前30年只是一种前期的研究，没有想着我们要上马这个工程，倒是没有什么苦闷，完全没有论证的10年熬人。不过，我们从来就没有放弃，我们一直有着一种自信，并坚持了下来。

　　未来，随着国家的强盛和技术的进步，中国人应该为月球探测做出更大的贡献，这不仅仅是为了中国，而是为了整个人类，因为人类社会未来的可持续发展，月球将发挥更大的支撑作用，它将成为未来人类探测太阳系甚至浩瀚太空的重要基地。
 

　　登录“广寒宫”

　　根据计划，嫦娥三号将在月球虹湾区着陆。虹湾区地处月球西北半球，位于北纬44度，在月球正面的雨海区西北角。虹湾的名称源于拉丁语，意为“彩虹之湾”。

　　虹湾是约39亿年前由小天体撞击形成的一个大盆地，由于巨大的撞击使盆地的底部产生大量深的裂隙，诱发深部玄武岩岩浆上升，火山熔岩填平盆地，形成了广阔的平原。撞击形成盆地时大量的岩石和月壤溅射到盆地周围堆积，在盆地西北部形成一段壮丽的弯形坑壁，犹如彩虹，命名为朱拉山脉。

　　17世纪初，望远镜发明不久，用望远镜观测月球，发现月球正面分布有众多大小不等黑色斑块，以为是辽阔的海洋，因此得名虹湾。其实虹湾是黑色的玄武岩熔岩填平的直径达260公里的辽阔的平原，没有一滴水。

　　虹湾的落月点也是我国古人所称的广寒宫、月桂树所在的地方，实际上这次我们的嫦娥和玉兔就是降落在广寒宫里。

　　当然，我们选择虹湾作为我国的首个落月区并不仅仅是因为广寒宫和月桂树的传说。虹湾地区与预先优选的其他5个着陆区进行了综合比较、评比，根据规则最后综合得分最高者当选。嫦娥三号着陆区是根据如下参数打分：地形平坦，轨控可靠，通信通畅，太阳能源充足，科学问题比较集中，其他国家没有在这个区域着陆。根据综合评分的结果，虹湾成为首选的着陆区，上面这几个条件虹湾都符合，尤其是最后一项，更是我国作为首个落月点的重要原因。上个世纪，美国和苏联月球探测，到的较多的地方是月球赤道附近，高纬度地区不多。虹湾位于高纬度区域，是月球研究的空白。我们希望了解那里的知识，比如有什么石头、什么成分、怎么起因的等等。

　　由于虹湾也是一个很大的区域，它的面积相当于我国的几个省，因此我们在虹湾区域也找了若干个落月点，其具体落在哪个点，还要根据嫦娥三号最后阶段的情况，即飞行动力下降时轨道的不同而进行选择。
 

　　回应技术质疑

　　最近有些人担心说，如果嫦娥三号在着陆时掉到较大的坑中爬不出来该怎么办？有没有应对的办法？其实，嫦娥三号根本不会掉到大坑里去，这个是有把握的，这与我们选择的具体着陆技术的实施流程有很大的关系。

　　航天器在地球、月球或其他星球表面着陆的技术共有硬着陆和软着陆两种。硬着陆是航天器未减速，或着没有减速到人员或设备允许值，而以较大速度直接返回地球或击中月球和其他星球，这是毁坏性的着陆。在这种着陆方式中，探测数据可以在航天器着陆前送回地球接收站。软着陆则是通过减速，使航天器在接触地球或月球和其他星球表面瞬时的速度降低到很小，从而实现安全着陆的技术。软着陆是踏上另一个星球进行实地科学探测的第一步，是所有探测活动中最为重要的环节。     软着陆方式分为降落伞式，缓冲气垫式和火箭反推式三类。很多人大概不会想象到，在月球表面降落从某种程度上说比在火星降落要难的多。由于月球上没有大气，属于真空状态，降落伞无法使用；气垫也没办法用，它的外面是真空，如果用气垫它会极度地膨胀，并且速度很快，这会影响航天器的安全性。因此，月球软着陆唯一的一个选择就是，在着陆器的整个的降落过程，完全用着陆器底下的发动机往反方向在底下往上推，从而减少着陆器的下降速度，让其下降得很慢。

　　根据设计，嫦娥三号在月表着陆主要分为：主减速段；调姿段；100米高度时的悬停段，用于着陆点地形识别与横移避障段；缓慢下降段；4米高度悬停，关闭发动机，初速为零的自由落体下降段；接触月面，着陆器4条装备有减震装置的支撑腿插入月壤层，安全着陆月面。

　　当嫦娥三号经过4天半的航程，到达月球附近被月球捕获，成为月球的卫星后，嫦娥三号就开始通过轨道调整，首先轨道调整为高度100千米的圆形极轨轨道，飞行4天后，再调整轨道形成近月点为15千米的15X100千米的椭圆轨道，再飞行4天，在近月点向目标着陆区减速下降。当嫦娥三号一直下降到距月面100米高度的时候，就要悬停在那儿了，当嫦娥三号下降的速度和发动机向上反推的速度相同时，就可以做到这一点，这是非常关键的步骤。

　　嫦娥三号的着陆器有很好的智能，它上面装有智能探测系统以及多个高精度相机，100米的高度对月球表面已经可以看得很清楚了，具体在什么位置降落，它完全可以选择。此后，着陆器继续减速下降，在嫦娥三号下降的过程中仍然利用发动机反推，发动机用多大的能量，发动机点火多少时间，计算机自动处理。这样，就会慢慢、慢慢让嫦娥三号的空中的高度降下来，最后到达距月面4米高的地方，这也就是比一层楼高一点吧，着陆器悬停在月面上空，这时要把所有的发动机关掉，让嫦娥三号着陆器以初速度为零的自由落体方式降落。

　　着陆后着陆器会并将腿部支架扎进土层。此后，着陆器伸展太阳能电池板，取得电能之后，开始检测各项设备和仪器的功能，随后着陆器开始工作并给月球车充电。接着着陆器释放出舷梯，解开锁紧的玉兔号月球车，让月球车从舷梯走到月面开始执行探测任务。
 

　　玉兔号不是唯一的主角

　　最近一段时间，因为有一个通俗熟悉的名字，大家都不约而同地将视角放到了“玉兔号”月球车上，很多人以为在登陆月球以后，将会是由玉兔号来执行探测任务，这里出现了一些误读。

　　实际上，嫦娥三号着陆器承担的任务与月球车承担的任务各有侧重，都很重要。

　　例如着陆器上装配有地形地貌相机等各种照相机，需要对着陆区的地形地貌、地质构造进行拍摄。着陆器携带的近紫外月基天文望远镜，对星系和恒星进行观测，可以实现“巡天”的科学目标，长期以来月球就是天文学家梦寐以求的天文观测场所。着陆器携带的极紫外相机将对地球的等离子体层的结构与密度进行监测，研究地球空间环境的变化，实现“观地”的科学目标。嫦娥三号所携带的近紫外月基天文望远镜和极紫外相机都是国际上首次在月球上开展的科学探测，实现从月球上‘观测天文，监测地球’，因此意义尤为重大。

　　玉兔号月球车是我国最高智能机器人，可以自主导航，自主选择探测路线，自主上下坡，规避撞击坑和大型障碍物体。月球车安装有全景相机、避障相机，可以拍摄行走路线周围的地形地貌，携带的X射线譜仪和红外光谱仪用于测定月球土壤的化学成分和矿物组成，月球车底部安装的测月雷达，要探测月球土壤层的结构和次表层结构，这是世界上首次使用测月雷达开展科学探测。只是玉兔号月球车从着陆器上走出来后，也走不了多远，行走的区域甚至还没有海淀区面积(全区面积430.8平方公里)大。

　　不过， 嫦娥三号这次实施月面软着陆就位探测与月球车巡视勘察二者同时进行，并有机结合，将有望获得比以前更有意义的新发现和探测成果。
 

　　冰火两重天的考验

　　嫦娥三号成功着陆虹湾后，着陆器与月球车要长时间在月面进行科学探测。对他们而言，面临的第一个挑战就是如何应对月球的昼夜温差，并在这样的极致环境里正常工作。要知道，在月球，白天温度可达110-130摄氏度，而月夜的14天内温度可降至零下180至零下160摄氏度。应对这种温度差，是个很大的挑战。

　　月球的1天也就是１个昼夜相当于地球的28天，按照地球上计算就是14个白天和14个夜晚，根据我们的设计，着陆器和月球车白天工作，夜晚休息。白天高温时，它们身上的的太阳能帆板展开发电，为工作提供电力。到了月夜时，没有了太阳，太阳能帆板也没有了能源来源，温度会象过座山车式的骤然下降到零下100多度，在这样的温度条件下，设备首先要做的是保护自己，因此着陆器与月球车开始进入休眠状态。这时所携带的核电池开始工作，使着陆器和月球车上电子设备周围的温度提高到零下40摄氏度以上，以确保黑夜过去、白天来临时，设备仍然能继续工作。核电池的制热原理是利用同位素衰变过程中放出的能量转变为热能，使仪器箱里的温度升高至零下40摄氏度以上，这也是所有仪器都能耐受的温度。

　　由于月球上没有空气，无法传导热量，因此就是在白天，着陆器和月球车也要面临巨大考验，它们迎着太阳的地方会受到零上100多度的高温炙烤，而其背阴的地方，则会是零下100多度的严寒，说是冰火两重天一点也不夸张。

　　其实，登陆月球的宇航员也将面临这样的考验，他们需要承受的不仅是白天和黑夜的巨大温差，在白天，如果他们面向太阳，面前就是100多度的高温，而其后背，则是零下100多度。当然，现在这个已经不是什么问题，宇航服的保护会解决这个问题。

　　根据计划，着陆器在月球工作1年，月球车在月球工作3个月，也就是90天的时间，它们都是按照这个目标来设计的，这是它们的设计寿命。当然，我们希望它们能够实现这个寿命，更希望它们能够工作得更久一些。
 

　　我们一直战战兢兢

　　探月等宇宙空间的探索，人类所从事的具有最高风险的活动，就必然意味着意外事故甚至是失败的出现，这些年来，就是美俄等发达国家，在太空的探索上也多次遭遇重大挫折和失败。

　　以月球探测为例，迄今为止，不计算嫦娥三号全球共进行了129次月球探测活动，成功率仅51％。其中，美国进行了59次月球探测活动，前苏联64次，中国和日本各两次，欧空局和印度各1次，共129次。成功或基本成功66次，失败的就有63次之多。

　　虽然这些年，我国的太空探索进行得十分稳健，但是依旧存在较大的风险。然而问题是，我国国民难以承受失败。这些年，在太空探索方面我国多年来都是只能成功不能失败，一旦出现失败，就是天大的事情，航天事业将会在质疑声中遭受沉重的打击。

　　因此，这些年来我们的探月工程一直进行得小心翼翼，我们也一直是战战兢兢的。进行太空探测，保持最大的谨慎从而确保工程的成功是很有必要的。但是在另外一个层面，这表明在在探月等太空探索方面我们的民族自信心还不够，很多时候，能够经受住挫折和失败的考验，才能不断走向成熟。美国航天飞机数次出事，但是美国人没有退怯，他们吸取教训继续前进，这也是美国是第一航天强国的重要原因。
 

　　为何要坚持探测月球？

　　这些年，我国的探月工程也受到很多外界人士的质疑和非议，他们认为探月这样的工程远没有解决老百姓的实际问题重要。这主要是因为很多人对我国的探月工程存在认识方面的一些误解。

　　实际上，探月等航天技术是能够造福于人类社会的技术。对普通民众来说，探月这样的航天工程的确在短时间内不会直接解决我们‘吃什么、穿什么、用什么’的问题，但是其技术的发展却我们国家和社会的发展提供了强大的后盾。

　　例如美国规模宏大的阿波罗探月工程，实施长达三四十年，发展了3000多种新技术，诞生了包括计算机、电子通讯、航空、航天、医疗卫生等等在内一大批新型的工业群体，人们的生活受到了极大的好处。阿波罗号载人登月到现在已经四五十年过去了，据统计，其投入产出比是1∶14，取得了巨大的经济效益。由于这些技术已经应用到各种民用工业里，也使美国整个民用工业提升到了一个新台阶。

　　我国探月工程的实施，我认为其最为主要的作用是带动了中国高新技术的突破与发展，这是第一位的。中国参与探月工程的企业和机构超过千家，他们在探月工程高标准的技术要求下突破的一些技术难关、产生的新技术，提高了中国高精尖方面的技术能力，一些产品质量上升了，但是成本却降低了，市场也扩大了，未来更多的新技术也将被应用到民用工业的各个方面，而随着整个国家的实力、技术水平的增长，必然也会带动全体老百姓生活质量的提高。

　　更为重要的是，通过探月工程的实施，我国培养一大批高技术人才队伍，他们现在已经成为我国科技发展的中坚力量之一，这是我们国家目前最为宝贵的财富，他们将是我国未来探测更遥远太空的主要力量，也是我国发展的重要后劲。

　　当然，我们要坚定地探测月球，也有其在科学上面的巨大价值和意义。这个随着这些年的科普，很多人已经有了比较充分的认识。

　　因为认识上的问题，很多人对我国探月工程的一些困惑和非议可以理解，我们挨些骂也没有什么关系。
 

　　谋求国际合作，主要自力更生

　　从嫦娥一号开始，我国的探月工程就在谋求国际合作。在24小时测控方面，其在我国境内的测控一天也就7-8个小时，我们的测控范围最西段只能到新疆，航天器到了欧洲上空我们就傻眼了，东面测控也只能到太平洋西缘，借助于远望号测控船，到了太平洋东缘、特别是大西洋区域也就没有办法了，虽然我国的远洋测控船可以发挥一些重要作用，但是依旧不足，我们需要西半球的航天机构的合作。因此，我们的嫦娥一号发射就有欧洲空间局参与测控，在本次任务中，他们也帮我们进行一些测控。

　　但是在另外一个层面，我们也需要认识到，航天、探月等这样的太空探索工程，因为国家利益的因素，合作要受到很大的限制。

　　这些年有人说为了节约我国资源，我国应该参与其他重要国家的重要空间探测，分享其成果，但是在很多方面并不现实。例如美国就一直拒绝和我国在探月等太空探索方面的合作，他们甚至以种种理由拒绝我们的相关研究人员访问美国，美国宇航局一直就是这样的态度，并且是经过美国国会批准的。

　　在探月工程等太空探索方面，我们要积极谋求和增强国际合作，但主要要依靠自己，我们需要艰苦奋斗，自力更生，自主创新。
 

　    谈我国载人登月还有些早

　　近两年，很多人也都开始梦想着中国登月的事情，有不少人总是问我，中国什么时候才能实现载人登月，什么时候才能在月球上留下中国人自己的脚印。中国有这样雄心，也有这样的远景规划，只是目前谈论我国载人登月还有些早。

　　载人登月是个非常复杂的系统工程，有很多技术难题需要攻克，包括航天员出舱、航天器对接、月面返回、月面生存等等。只有掌握这些关键技术之后，中国才会结合未来国际、国内月球探测的发展情况，择机实施载人登月。

　　最近有媒体报道说，我国未来的载人登月计划要被取消了，这样的信息并不真实，我国的载人登月计划还处于早期的设想阶段，计划还没有正式出台过，哪里会存在取消一说？

　　当然，未来我国一定能够实现载人登月的梦想，我们应该有这样的信心。按照规划，中国的探月工程共分为“无人月球探测”“载人登月”和“建立月球基地”三个阶段。进行后面两个阶段的工程是必然的历程，只是时间早晚的问题。

　　多年来，我一直梦想着能够亲眼看到中国人等够登上月球，这也是我毕生最大的愿望，但是今年我已经78岁了，不知道我还能不能等到那一天。
 

　    未来的目标是整个太阳系

　　除了月球之外，中国人未来还应该走得更远，应该有能力探测整个太阳系。我们可以进行太阳系生命信息的探测，深入研究太阳、地球以及各层次天体的起源与演化，研究太阳和小行星活动对地球的灾害性影响，以及考虑进行地外资源开发和利用，从而支持人类社会的可持续发展。未来，我们甚至还可以考虑再造一个地球，将火星进行改造使其成为人类的第二个栖息地。这些研究和计划，并不是幻想，我们可以一步步实现。

　　实际上，这些年，在出了月球以外的深空探测方面，我国已经迈出了一些步伐。例如我们的嫦娥二号，现在已经飞到了太阳系的深处。而这次的嫦娥三号，也将在月球上首次开展日地空间和太阳系外天体的观测。

　　目前，在探测太阳系方面我国的科学家已经开始制定详细的计划，将对太阳系各层次天体和太阳系空间开展探测。太阳系探测将侧重于火星、金星、木星系统与木卫二、近地小行星与小行星带、太阳与行星际空间，只是有关探测计划没有对外公布而已。

　　而在遥远的未来，中国应当飞得更远，探索更深、更远的太空，只是光障是个问题。

　　2004年，宋健院士在第242次香山会议上宣读了题为《航天、宇航和光障》的科学报告。其中指出，整整100年前，爱因斯坦在他发表的那篇震惊世界科学界的关于狭义相对论的论文中，曾经提出过一句名言：“不可能存在任何大于光速的运动。”他的相对论指出，宇宙中物质的运动速度都不能超过光速，当粒子被加速到接近光速时，其消耗的能量将急剧增大而无法支持其运动，因此理论上任何实在的物体运动速度都超不过光速。光速运动的物质，质量应该近于零，生命体、大分子、原子都太重了，电子也达不到光速。人只能瓦解成光子才可能！所以相对论说，在亚光速区运动的物体不能越过光速这个屏障，其并仿照超音速技术中“音障”的定义，提出了光障概念。按照这样的知识理论，不管未来人类科技如何发展，人造航天器的飞行速度也不能突破光速。

　　目前，人类的飞船的最高速度为每秒16公里，即使再提高两个数量级，达到每秒3000公里，往返离太阳系最近的另一个距离太阳4.22光年、类似太阳的半人马座比邻星，起码需也要400年。这样的时间跨度是无法进行探测的。根据计算，飞船速度必须接近每秒30万公里的光速，人类才有可能在3至5年内完成这段4.2光年的空间往返旅程，否则就永远只能在太阳系内打转转。然而，制造这样航天器从现有的理论看是不可能的。从这点看，人类未来的宇宙探测是十分悲观的，我们连太阳系都出不去，谈何宇宙探索？美国的一些科幻大片，经常出现从银河系某星球或者更远的宇宙深处来的航天器，从人类现有的知识理论看，这也是不可能的。

　　当然，实现星际旅游是人类的高级飞天梦想。在遥远的未来，随着新科学认识和技术的突破，突破光障也并不是完全没有可能。