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欧阳自远: 人类为什么要探月?

来源:宣讲家网 编辑:张枫瑶 时间:2018-05-03

 ——听“嫦娥之父”讲述中国人的探月之路

欧阳自远 中国月球探测工程首席科学家

    早在30亿年前月亮就已经死了,如今的月球只是一块会自转并绕着地球公转的大石头,对这块大石头我们为啥要花大力气去探测呢?

    上世纪60年代,世界上的两个超级大国美国和苏联在探测月球上展开了一场军事决战,两个国家发射的探测器加在一起足有一百多个。开始苏联人节节领先,美国人很恼火,决心编制一个大计划把苏联彻底打败,这个计划就是有名的阿波罗载人登月计划。美国凭借该计划顺利实现了六次载人登月,宇航员成功在月球上完成了采样、埋设仪器等工作。而苏联则没能实现登月,于是这场军事科技上的对决以美国的胜利告终。

    美国对阿波罗计划的投入无论在财力还是人力上都是巨大的,资金投入254亿美元之多,相当于2005年的1360亿美元;有近两万家企业、二百多所大学、八十多个科研机构的总计四十多万人参与其中。后来阿波罗技术在航天航空、军事、通讯、材料、医疗卫生、计算机和其它各种民用科技领域都得到了广泛应用,促使了一大批新型工业群体的产生。可以说,作为人类历史上的一项伟大计划,“阿波罗”使整个人类的科学技术水平迈上了新台阶,达到了一个崭新的层次。

    苏联解体以后,美国基本停止了对月球的探索,转而研究航天飞机和空间站,世界上的其他各个国家对探月也不再有什么兴趣,这样的时间持续了大概有二十多年。直到上世纪末本世纪初,包括中国、美国、欧空局、俄罗斯、日本、德国、英国、法国、乌克兰、奥地利、巴西、印度、韩国等在内的十几个国家提出要再次展开对月球的探索,掀起了第二次探月高潮。

    中国在2000年就提出了重返月球,可以说对第二次探月高潮的形成起到了一定的带头作用。在第二次探月高潮过程中,全世界总共发射了14个探测器,其中包括中国的嫦娥一号、二号和三号。

    为什么有那么多的国家突然间不约而同的又要去研究月亮呢?最主要的原因在于月球是当代战争的最高制高点。这一点美国在上世纪六十年代就认清了,美国人曾说谁控制了太空谁就控制了地球,现在他们又说谁控制了月球谁就控制了环地球的太空,也就相当于控制了地球。因此现在有不少国家计划把月球作为一个新的军事平台来建设。从月球上发射武器攻击地球,只需1.3秒就可以到达地球外围,进而摧毁地球外围的各种设施和武器。可以发射的武器有激光、微波、粒子束等等,各种各样的设计,在这里我就不详细说了,因为牵涉到军事问题。

    第二个原因,月球上有丰富的能源。这一点在过去还不太明朗,随着研究的深入,我们逐渐可以断定。都有什么能源呢?首先是太阳能。月亮上没有任何建筑物和气候变化,就是真空环境,太阳直照在月表,能量密度本身就比地球上要大得多,更何况月亮总有一面能照到太阳,并且一照就是半个月,因此月球上的太阳能非常丰富。我们认为以现在的世界科技水平,在月球上架设太阳能发电设备并把电传输到地球是可行的。于是现在很多科学家设计建议在月球的赤道上系一条长11000公里、宽400公里的“腰带”,这条“腰带”得靠机器人去做,“腰带”收集太阳能传输到地球。假如做好了,地球上的人类子孙万代都不再需要其他任何能源了,因为太阳能是已知能源里最清洁、最安全的。

    还有一种能源是人们受到太阳活动的启发之后发现的。太阳光芒万丈,地球接受到的为人类提供光和热的太阳能量仅占其总能量的二十亿分之一。太阳为何能爆发出如此巨大的能量?经过人们的研究发现,太阳内部一直在进行大规模、长时间的氢弹爆炸。这一原理在军事上得到利用的直接产物是氢弹,一种杀伤性极强的武器。当然也有和平的利用方式,科学家们模仿太阳氢弹爆炸的活动在世界范围内制造了二百多台人工小太阳,中国有两台,一台在安徽合肥,一台在四川成都。我们期望将来可以利用人工小太阳发电,但这种发电方式面临着一个比较大的难处,就是要求点火温度(能使可燃混合物点燃的最低温度)必须达到一亿度到两亿度之间,现在我们可以做到的是让它的温度达到五千万度左右,还没有达到点火标准。我们所熟知的原子弹、核电站等,都是靠核裂变来实现的,目前世界上还没有哪个国家能达到用氢弹聚变原理来发电的技术水平,但人类一直朝着这个目标前进,相信在不久的将来定会实现。

    中国每年要使用三亿吨石油、十几亿吨煤、几十亿方天然气,化石能源的巨大消耗同时也会造成严重的环境污染。虽然也有太阳能、风能等清洁能源可以利用,但它们解决不了根本问题。如果氢弹聚变的原理可以用来发电,就能完全替代化石能源,极大改善人类生活。

    “氢”有两个同位素,一个叫“氘”,一个叫“氚”。其中“氚”在海水里就有很多,“氘”在地球上则十分稀少且具放射性,很不安全,于是科学家就建议能不能找个东西替代“氚”。后来大家找到了周期表中的第二个元素“氦”,决定用氦-3替代氢-3。因为氦-3和氘反应之后会释放出一个质子,整个过程是比较安全、稳定的,对发电来说安全尤为重要。但是还有一个问题,地球上没有氦-3要怎么办呢?科学家们最后琢磨来琢磨去,一致认为要去月球上找。其实太阳一直有把氦-3输送到地球,不仅地球,月球、火星等等都能接收到来自太阳的氦-3。但是地球有大气层啊,里面有对流层、平流层、臭氧层、电离层还有磁层,这样一层一层的大气保护着地球表面的万物生灵,同时也把氦-3隔绝在外。反观月亮上光秃秃的什么也没有,因此氦-3可以长期注入到月球表面的土壤里去。

    2006年,在一次闲聊中,我问过俄罗斯的探月首席科学家加里莫夫院士,俄罗斯为什么要探月。他回答我说“为了解决全人类的能源问题”。于是我就回应他说:“嫦娥一号就要发射了,我可能会得到月球上氦-3如何分布,总量是多少等数据。”他大吃一惊,说:“你们居然已经做这件事情了。”我说:“是的,假如有结果我一定告诉你,这应该是全人类共享的数据。”

    那么月球上有多少氦-3呢?估算下来大概在一百万到五百万吨之间。这个百万吨级的数量听起来比地球上亿吨级的煤和石油要少得多,但是只需运回一百吨的氦-3就足以解决全人类一整年的能源需求。如果这个数据是准确的,那么月球上的氦-3足以解决人类未来上万年的能源需求,所以对月球的探索很有必要。

    第三,以人类的生存标准来看月球的环境相当恶劣,超高真空、昼夜温差大、没有磁场、引力小、弱重力......但是对个别实验和生产活动来说它却是极佳的场所。

    综上所述,由于能源资源丰富、环境特殊和军事上的战略地位等原因,众多国家提出要重返月球。

    月球虽然有丰富的资源,但是一般的资源开采在现阶段却并不划算,原因就在于成本太高,单是带一瓶一公斤的矿泉水到月亮上去就要花费两万美元的成本。根据联合国的相关规定,所有国家都可以对月亮进行开发利用,但不得在月亮上抢占土地,建立殖民。自从嫦娥一号顺利升空并圆满完成既定任务以后,我们在月球上也有了自己的话语权,已经可以维护好中国在月球上的合法权益。

    2004年,美国宣布新的航天计划,航天局局长在讲话时称对航天飞机和空间站的研究是代价高昂的战略性错误。他说:“我们被限制在轨道已经太长时间了,NASA航空航天局丧失了正确发展的机会,空间计划的重心应该是开发太阳系。”2010年,美国政府决定让航天飞机全部退役,停止对国际空间站的投资,把所有的钱都拿出来用于对月球的探索。这种突然的转变是为什么?其实全世界的国家都能想明白,主要因为有三个要点:一是为了保持美国空间科技的领导地位;二是为了控制未来能源;三是为了占据军事领先优势。

    探月工程需要使用大量的元器件,我们每次大概要用到二十万个,这么大的数量,什么性能的都有,自己造肯定是不现实的,所以不管哪个国家都会去别的国家买一些。我们从日本买过,并签订了合同,声明一拨元器件里只要有一个坏的就全部退货,还要罚款。日本人很痛快,都同意了,结果最后由于质量总出问题他们交了很多罚款。我一直觉得奇怪,这是何苦呢?后来就能理解了,他把我们的时间全都给耽误了。

    世界上没有哪个国家真心希望中华人民共和国强大,中国人只有一条路可以走,是什么呢?艰苦奋斗、自力更生、自主创新。

    欧美的计划是先探测月亮再探索火星,日本也是这么打算的,印度更是声称要举全国之力来实现载人登月。我们现在面临的是怎样一种状况呢?可以说是前有阻击、后有追兵,所以我们自己才更要努力。