探月梦：维护我们的月球权益
欧阳自远 中国月球探测工程首任首席科学家、中国科学院院士。摄影/刘源隆我们在地球上永远只能看到月亮的正面，我们永远看到的就是这半个月亮。两亿年前的恐龙看到的月亮也是这半个月亮，谁都没有见过那半个月亮。
有很多有关月球背面的影视大片、科幻小说都曾幻想，月亮背面全是外星人，我们正在被外星人监控，而我们却看不到他们。这些传说与幻想都很离奇，但这正是出于人们对月球背面的好奇。
为什么在地球上永远看不到月球的背面？
我们对月亮很熟悉了，因为月球将它圣洁的光辉洒向大地，自古以来，激起人们无限的遐想和憧憬，萌发出各种神话传说、宗教信仰、哲学思想、文学艺术和风俗传统，比如嫦娥奔月、玉兔、中秋节等，并为古代的历法编制、对农耕时令和社会发展发挥过重大作用。月球象征着宁静、温馨、和谐、思亲、团圆和美满。
月球一直在按照反时针方向自转，同时月球围绕着地球反时针方向公转。我们站在地球上看它转一圈，这不就是背面和正面都能看见了吗。但为什么在地球上就看不见？月亮和地球的关系特别奇特，月亮自转一圈就是它的一天与绕着地球公转一圈的时间相等，天文学称为“潮汐锁定”。
月亮一边自转一边绕着地球公转，因此，我们永远也看不到月球完整的背面，这就是潮汐锁定。月亮绕地球公转一圈需要接近一个月，而它自传一圈也是接近一个月，因而月亮上的一天接近我们地球上的一个月，白天半个月，晚上半个月。
嫦娥三号落在月亮上要过夜，晚上约有半个月长，我们愁死了，零下180摄氏度，我们的探测仪器全部的电子学线路要冻坏。我们在仪器箱里装了暖气，暖气是什么东西做的呢？原子能电池一直在放热，使温度保持在零下40摄氏度以上。第二天天亮了又能够继续工作了。
由于月亮的质量相当于地球的1/81,月球表面的引力只有地球的1/6，没有能力维系表面的大气层，月球的表面近于超高真空。既然是超高真空，月亮表面的空间没有任何介质传播声音，因此月球表面是一个没有任何声响的世界，是一个死寂的世界；由于是真空也没有温度的传导，假如我是一个宇航员，站在月球上前胸照着太阳，零上110—130摄氏度；照不着太阳的后背，零下100多摄氏度，月亮上的环境简直恶劣透了，没有发现有机化合物，也没有任何生命活动的迹象。
上个世纪，世界上的两个超级大国苏联和美国为了空间霸权的争夺，为了冷战的需要，从1958年开始展开了一场月球探测的军事竞争。
他们一共发射了108颗月球探测器，实现了绕月卫星探测、着陆器和月球车探测，无人月球采样返回和载人月球探测与采样返回，这是人类的第一次月球探测高潮。1960年他们又开始探测火星。在开始的月球探测过程中前苏联节节领先，美国是落后的。上世纪60年代初，美国总统肯尼迪下决心要一举把苏联彻底打垮，全球的空间霸权掌握在美国一家的手里，制订了阿波罗计划，实现了六次载人登月，有12名美国宇航员登上了月球，一直到今天整个人类也只有这12个人登上了月球，而前苏联一个宇航员也没有登上月球。
1958年以来，苏联和美国发射的绕月探测卫星，既可以看到月球的正面，又可以飞到月球背面的上空去。1959年苏联发射的“月球3号”绕月探测卫星首次拍摄到月球背面的第一张全图，月球背面首次向人类展露出真实的面容。限于当时的技术能力，月球背面的图像很不清晰。随着科技的进步，月球探测所绘制的月球正面与背面的影像图、三维立体图，分辨率不断提高，月球背面的地形地貌、地质构造、表面与空间环境、岩石类型和内部结构都获取到海量的探测数据与相关图件。
重返月球 因为军事与能源因素，上个世纪末世界兴起第二轮探月热潮。图为嫦娥三号“玉兔”月球车。人类为什么要重返月球？
1976年以来，美苏两个超级大国有20多年谁也不探测月球，就在上个世纪末和本世纪初，一大堆国家又要探测月球，包括中国在内。中国人发射了嫦娥1号—3号，走在前面。
嫦娥二号做了世界上最精密的全月球的图，分辨率达到7米。这张图只有电子版，纸质版太大了，打印不出来，打印出来有一个半足球场大，哪一个角落都可以看清楚，现在全世界都在用这张图。
为什么有那么多的国家突然间不约而同又要去研究月亮呢？
第一，月球具有重大的军事战略地位，是当前战争最高的制高点。在上世纪60年代，美国时任总统肯尼迪就说过一句话，“谁控制了太空，谁就控制了地球”。现在美国人换了一句话，“谁控制了月球，谁就控制了环绕地球的太空，因而谁就控制了地球”。所以，它是一个制高点，是一个新的军事平台。如果在月球设置设施，从月球到地球，只要1.3秒钟，就可以摧毁地面和地球空间上的各种设施和武器。
第二，月球有丰富的能源。月球有两种能源。一种能源是太阳能。有一位科学家设计，给月亮赤道上系一根“腰带”——长11000千米、宽400千米的太阳能发电板，永远会有半个“腰带”被太阳照着，所产生的电能用激光、微波传输到地球，又转换成电能。当然，这个计划要用机器人去铺设，要花费较长的时间才可以铺设完。假如这个“腰带”能够建成，以后月球给地球供应的太阳能能够解决人类子孙万代所需的能源。
还有一种能源原料很特殊，叫氦—3。很多人问，为什么太阳天天光芒万丈呢？太阳是哪来的能量呢？这其实是因为太阳上在进行氢同位素的核聚变反应——氢弹爆炸，大规模、长时间、持续的氢弹爆炸。科学家在60多年前就已经制造出了氢弹。但是，氢弹要和平利用、为人类造福，还有很多问题需要解决。其中一个难题是核聚变原料——氢的同位素问题。氢有两个同位素，一个叫氘，一个叫氚。这两个同位素在上亿度的高温下，能够反应释放出巨大的能量。氚是放射性的，不够安全，这两个同位素反应后产生中子，对环境防护不利。于是，有科学家就建议用氦—3来替代氚。氦—3是稳定核素，没有放射性。但氦—3在地球上极其稀少。其实，太阳风不断地把氦—3粒子注入到地球、月球、火星等天体的表面。然而，地球有很多保护层，磁层、电离层、大气层，氦—3进不来，所以地球上氦—3资源量极少。但40多亿年以来，月球的土壤里积累了大量太阳风注入的氦—3粒子。月球上有100多万吨，至少可以解决人类社会上万年的能源需求。
第三，月球的环境。一方面，月球的环境太恶劣了，超高真空、没有磁场、日夜温差极大、弱重力，但另一方面，这也是地球上找不到的一个好地方，比如，它是高洁净的、超高真空、没有磁场干扰、温差变化极大，有很多新材料、药品、生物制品或许可以到月亮上去制备；在月亮上观测天文，看得更清楚，在月亮上开展有些特殊的科学实验比地球上好多了。
第四，月球有丰富的资源。月球上蕴藏着极其丰富的铀矿、钍矿、稀土矿、钛矿、铁矿、磷矿等。例如，中国是全世界最多稀土矿的国家，内蒙古白云鄂博有很多稀土，而月亮上的稀土相当于好几万个白云鄂博矿，几乎是取之不尽、用之不竭。月球的矿产资源极其丰富，但其开采和开发利用的经济成本太高，目前还没有开发利用的条件。
基于上述几点，月球吸引了很多国家去探测。联合国规定，不能在月球上殖民，但月球的资源能源开发和利用，谁先利用、谁先获益。以前，我们去不了月球，月球的很多问题，我们没有资格参加讨论。现在不同了，我们能够参加了，中国有话语权，而且中国要维护自己合法的月球权益。
我国还将开展哪些太阳系的深空探测？
今年，中国将发射着陆器与月球车降落在月球背面，开展联合科学探测，这是人类首次发射探测器着陆月球背面。月球背面降落下去最大的困难是在地球上看不见，也不能通信，没有办法跟它联系。中国的方案是先发射一个中继星,准确把中继星放置在地球—月球拉格朗日引力平衡的L2点，这个点永远对着月球的背面，也能看到地球。
中继星在这儿可以联络月球背面的着陆器与月球车，又能够同时联系地球，通信链路畅通。我们将在今年揭示月球背面的真实面貌，我们将充分利用月球背面的特殊条件，开展甚低频天文观测和其他一系列科学探测，取得第一手创新性探测成果。
我们制订了更为长远的计划，中国明年要到月球取样返回地球，开展地面实验室的全面、综合和具有鲜明特色的分析、测试和研究，取得更为先进、更具创新特色的科学成果。
2020年，中国要首次探测火星，发射火星卫星，实施全球性、综合性的火星遥感探测，同时搭载火星车的着陆器着陆火星，火星车实施一系列科学目标的巡视探测，进行火星卫星和火星车的联合探测。
火星不是你想去就能去的，26个月才有一次机会去火星的窗口。地球绕着太阳转一周365天，火星在地球外面绕着太阳转一周是687天。只有2020年年初有一次机会，我们一定抓住机会实现中国的首次火星探测。我们将在伟大的第一个一百年获得全部的创新科学成果。一定要为一百年的到来做出贡献，继续奋斗为我国基本实现社会主义现代化和把我国建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国打好坚实的基础。
我们进一步还要探测小行星、木星系统及其卫星、进行火星取样返回地球和行星际空间穿越探测。中国现在有能力飞得更远，进一步开展太阳系的探测，保障与丰富人类美好未来。我们一定要为中华民族伟大复兴做出重大贡献，为人类社会持续发展做出无愧于中华民族的伟大贡献。
此外，还有非常重要的一点，就是我们在科研探索的同时也要不断推广我们的科普教育。
“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼，要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。没有全民科学素质普遍提高，就难以建立起宏大的高素质创新大军，难以实现科技成果快速转化。”习近平总书记在“科技三会”上的这一重要讲话，对于在新的历史起点上推动我国科学普及事业的发展，意义十分重大。
目前，我国的科研经费一直在增长，而科普经费的增长就显得慢得多了。科协有科普经费，也开展了很多科普活动，但毕竟势单力薄。应该形成一种社会的氛围，不仅能在思想上重视，还能在规章上落实。
由国家国防科工局探月与航天工程中心联合中国关心下一代工作委员会，共同组织的“中国探月科普营”就是中国探月工程在科普教育上的一次很好的尝试。他在科普教育、竞赛、体验等各个方面为青少年创造了极好的科普教育渠道。未来，我希望能够涌现出更多这样优秀的科普教育实践项目，在青少年的心中埋下科学的种子，我们国家未来科学事业的不断腾飞还要靠一代又一代的年轻人前赴后继。
责编 刘源隆 [email protected]