歐陽(yáng)自遠(yuǎn)院士：中國(guó)的月球探測(cè)(二)
下面介紹月球。地球上的人類(lèi)只能看到月球面貌的一半，在人們的心目中都感到月球是非常圣潔的，月球一直伴隨著地球的滄桑變化，也一直伴隨著人間的各種悲歡離合。自古以來(lái)有很多的神話(huà)和無(wú)數(shù)的詩(shī)詞歌賦來(lái)歌頌和贊美我們的月球，我們中國(guó)人給月球起的名字，最好聽(tīng)的大概有五十個(gè)，所以月球在人類(lèi)的心目當(dāng)中是非常高尚、圣潔，是可以寄托、可以信賴(lài)的天體。但是我要告訴大家的月球是很?chē)?yán)酷的，這是從月球上看到我們自己的地球。
對(duì)于月球來(lái)說(shuō)，人們過(guò)去只能用肉眼看，從上世紀(jì)的1959年開(kāi)始到1976年，人類(lèi)一共發(fā)射了108個(gè)探測(cè)器探測(cè)月球，成功率不到一半。人類(lèi)實(shí)現(xiàn)了六次載人登月，12名全是美國(guó)的宇航員登陸了月球，現(xiàn)在人類(lèi)一共得到了382公斤來(lái)自月球的巖石。另外在南極的大冰蓋里和一些沙漠里還找到了26塊從月球掉到地球上的石頭，中國(guó)的南極考察隊(duì)在南極還找到了兩塊從火星掉到地球上來(lái)的巖石。
當(dāng)然大家一定會(huì)問(wèn)，你怎么知道是月球上來(lái)的，火星上的石頭怎么掉到地球上來(lái)，其實(shí)很簡(jiǎn)單，譬如別的小天體撞擊月球和火星，只要它撞出來(lái)的巖石碎塊的速度大于逃逸速度，就能夠脫離火星或月球在太陽(yáng)系中漫游，總有一些巖石碎塊有機(jī)會(huì)掉到地球上，而掉到地方上別的地方找不到，只有掉到南極的冰塊里，或者沙漠里才能保存而被找到。
過(guò)去人類(lèi)對(duì)月球進(jìn)行了108次探測(cè)，雖然探測(cè)了那么多次，但是對(duì)月球的了解仍然是很膚淺的。(幻燈片中)紅點(diǎn)是前蘇聯(lián)采樣和著陸的地方，黃點(diǎn)是美國(guó)的軟著陸的地方，綠點(diǎn)是阿波羅登月的位置，大概也就19個(gè)點(diǎn)，所以人類(lèi)對(duì)于月球的認(rèn)識(shí)還是很膚淺的。
現(xiàn)在網(wǎng)上有傳言說(shuō)，美國(guó)阿波羅登月是假的，是在攝影棚里拍的，我可以負(fù)責(zé)任說(shuō)阿波羅登月是真的，真的上去了，而且我還研究過(guò)它的樣品。1978年卡特總統(tǒng)的安全事務(wù)顧問(wèn)布熱津斯基到中國(guó)訪問(wèn)，送給華主席兩件禮品，一件是一克月球樣品，一件是中華人民共和國(guó)的國(guó)旗，發(fā)射上月球后返回來(lái)的。我們組織了全國(guó)的有關(guān)力量研究，只用了半克樣品研究，發(fā)表了十幾篇文章，我們可以證明它是在哪采的，樣品的編號(hào)，樣品的物理、化學(xué)特點(diǎn)，樣品的礦物組成和巖石結(jié)構(gòu)，樣品的成因等，這些都是可以證明人家真的上去了，還有半克樣品提供給北京天文館供公眾觀看。
由于月球表面是超高真空，有人覺(jué)得美國(guó)國(guó)旗迎風(fēng)招展不可能，但是我要解釋當(dāng)宇航員把旗桿插入月球表面的時(shí)候，一松手旗桿擺動(dòng)，由于月球表面是超高真空，沒(méi)有空氣阻尼，會(huì)比較長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng)，所以拍片子的時(shí)候旗子一直在晃動(dòng)。
阿波羅登月一共花了256億美元，大約合現(xiàn)在2000多億美元，它導(dǎo)致了一大批科技工業(yè)群體的誕生，帶動(dòng)了整個(gè)上世紀(jì)二十年的全部高新技術(shù)的發(fā)展。阿波羅產(chǎn)生了三千多項(xiàng)技術(shù)，到現(xiàn)在人類(lèi)仍然受益不淺，投入產(chǎn)出比是1：14。它是一項(xiàng)科學(xué)工程，同時(shí)取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，由于阿波羅的勝利，蘇聯(lián)在空間的霸權(quán)爭(zhēng)奪上徹底失敗了，從而影響到冷戰(zhàn)的結(jié)束甚至蘇聯(lián)的解體。
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的探索人們知道了月球上是真空狀態(tài)，它會(huì)有兩個(gè)結(jié)果，一個(gè)是沒(méi)有聲音的傳導(dǎo)，月球上誰(shuí)說(shuō)話(huà)也聽(tīng)不見(jiàn)，月球上是沒(méi)有任何聲響的；另外月球沒(méi)有空氣，就無(wú)法傳播熱量，所以照著太陽(yáng)的地方是110-130℃，沒(méi)有照著太陽(yáng)的地區(qū)為-130℃-- —150℃。月球的表面環(huán)境極其嚴(yán)酷。另外我們都知道，地球有一個(gè)很標(biāo)準(zhǔn)的南北極的磁場(chǎng)，所以自古以來(lái)中國(guó)人發(fā)明了指南針，全世界受益匪淺�；鹦翘綔y(cè)結(jié)果也沒(méi)有南北極，而是眾多的南北極。月球探測(cè)的結(jié)果是沒(méi)有磁場(chǎng)，曾經(jīng)有過(guò)而現(xiàn)在磁場(chǎng)消失了。大家知道，磁場(chǎng)的產(chǎn)生是有電流的流動(dòng)，流動(dòng)的方向反了，南北極就倒轉(zhuǎn)了，地球歷史上南北極經(jīng)常倒轉(zhuǎn)。目前，月球內(nèi)部已經(jīng)冷凝固化，月球里面沒(méi)有帶電流體的流動(dòng)，因而磁場(chǎng)就消失了，證明月球內(nèi)部是一個(gè)固體狀態(tài)，就是一塊大石頭。任何行星包括太陽(yáng)，既然有它的誕生，也必然也它的死亡和衰老。我認(rèn)為這跟命過(guò)程一樣。月球表面由于沒(méi)有大氣，砸得千瘡百孔。月球上一公里以上的撞擊坑就有33000多個(gè)，坑坑洼洼的，另外表面有很厚的土壤，有20-30米厚，這層土壤將能夠?yàn)槿祟?lèi)提供上萬(wàn)年的能源需求。
月球上最近發(fā)現(xiàn)有冰，怎么會(huì)有冰呢，因?yàn)樵谠虑蛏嫌杏肋h(yuǎn)照不到太陽(yáng)的地方，我們稱(chēng)為永久陰影區(qū)。當(dāng)彗星砸到月球上，彗星是冰塊加塵土組成的，一砸在月球上，碎塊向四處濺射，濺射到永久陰影區(qū)的碎塊就永遠(yuǎn)被保存下來(lái)。但是這些水毫無(wú)用處，你要跑到-150度的地方，把土都刮起來(lái)，冰的含量才0.3%左右，要加溫，變成水蒸氣，然后再收集冷卻成蒸餾水，再運(yùn)出來(lái)，這個(gè)成本極其昂貴，還不如自己帶水，帶一公斤的水上去大概得2萬(wàn)美元的成本。
另外月球上沒(méi)有任何有機(jī)化合物和生命跡象。月球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)很像我們的地球，有月殼、月幔和月核，也像一個(gè)雞蛋，有蛋殼、蛋白和蛋黃。因?yàn)樵虑蛐纬梢詠?lái)很快就冷卻了，里面的東西還沒(méi)有調(diào)整好，所以里面有很多的瘤子，這都是月球跟地球不一樣的地方。
月球內(nèi)部的能源是非常微弱的，有點(diǎn)像一個(gè)臨死的軀殼在喘息著，因?yàn)樵虑騼?nèi)部已經(jīng)沒(méi)有巖漿和火山活動(dòng)了，月震活動(dòng)也很微弱。月球自46億年前形成以來(lái)到31億年是很活躍的，生命是旺盛的，到31億年以后，月球再也沒(méi)有強(qiáng)烈的活動(dòng)了。它是一個(gè)古老的、僵死的星體，它內(nèi)部的能量已經(jīng)衰竭，它保留了在31億年以前最古老的狀態(tài)，不像我們的地球還有強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)、火山噴發(fā)、 地震活動(dòng)和板塊運(yùn)動(dòng)這樣滄海桑田。我們的地球還仍然有旺盛的生命力，但是將來(lái)也有一天會(huì)僵死下去，大約會(huì)在45億年以后，那個(gè)時(shí)候沒(méi)有火山噴發(fā)、板塊運(yùn)動(dòng)、地震破壞，沒(méi)有地震引起的海嘯，地球會(huì)非常平靜，但是地球的表面仍然是極其繁榮，因?yàn)榈厍虮砻嫠械拇髿饣顒?dòng)、生物繁演，不是地球內(nèi)部控制的，而是太陽(yáng)控制的。萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)，物種茂盛，我們?nèi)祟?lèi)的生活將會(huì)更美滿(mǎn),當(dāng)然那是幾十億年以后的事情。
在上世紀(jì)六、七十年代，月球經(jīng)過(guò)18年的密集探測(cè)，其實(shí)只有兩個(gè)國(guó)家，完全是為了冷戰(zhàn)的需要和空間霸權(quán)的爭(zhēng)奪。隨著冷戰(zhàn)的結(jié)束、蘇聯(lián)的解體，大家認(rèn)為第一次月球探測(cè)的高潮雖然得到了很多認(rèn)識(shí)，但是花錢(qián)太多，效率太低，水平不高，另外一定要提出新的探測(cè)思路和新的方案，美國(guó)把全部的精力去搞航天飛機(jī)和太空站了。1994年以后，新的月球探測(cè)的思路又開(kāi)始萌芽了，很多國(guó)家提出要重返月球，包括美國(guó)、俄羅斯、日本、德國(guó)、英國(guó)、巴西、烏克蘭、印度，甚至也包括中國(guó)。因?yàn)樵虑驐l約規(guī)定它不屬于任何國(guó)家，但是誰(shuí)先利用誰(shuí)先獲益。
人們已經(jīng)探測(cè)出月球蘊(yùn)藏有豐富的礦產(chǎn)資源。月球還有極其豐富的能源，一種是太陽(yáng)能，月球的一天是一個(gè)月，白天是半個(gè)月，晚上是半個(gè)月，另外沒(méi)有任何云層的遮擋，太陽(yáng)直射表面，你可以無(wú)限制地安裝太陽(yáng)能電池板，按月球的經(jīng)度每120度建立一個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電廠，三個(gè)發(fā)電廠并聯(lián)，永遠(yuǎn)至少有一個(gè)發(fā)電廠會(huì)被太陽(yáng)照著可以發(fā)電，太陽(yáng)能發(fā)電可以通過(guò)微波發(fā)射到地球來(lái)。不管怎么說(shuō)，地球的人口60億、70億、80億這樣增長(zhǎng)，月球的太陽(yáng)能也解決不了地球人類(lèi)社會(huì)持續(xù)發(fā)展的需要。
另外一種能源是人類(lèi)未來(lái)將要實(shí)現(xiàn)的可控核聚變發(fā)電的原料氦-3。1939年有一位美國(guó)物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)燃燒的秘密，太陽(yáng)之所以如此光芒萬(wàn)丈，長(zhǎng)期地不懈地照耀整個(gè)太陽(yáng)系，是因?yàn)槲覀兊奶?yáng)一直在那兒產(chǎn)生原子核的聚變反應(yīng)，就是氫的同位素氘和氚產(chǎn)生聚變反應(yīng)生成氦-4和中子，并釋放出巨大的能量，也就是巨大的氫彈持續(xù)地在爆炸。太陽(yáng)一直在產(chǎn)生巨大的輻射，我們的地球只接受了太陽(yáng)十六億分之一的能量，給地球的萬(wàn)物帶來(lái)了無(wú)限的溫暖，我們整個(gè)的氣侯活動(dòng)完全被太陽(yáng)操縱了，所以能量非常巨大。
1952年美國(guó)試驗(yàn)成功了氫彈爆炸，大家都知道，核電站是利用原子彈的原理，不讓它爆炸，要它慢慢放出能量，這就是原子能發(fā)電。氫彈既然爆炸有如此巨大的能量，也可以不讓它爆炸，控制起來(lái)慢慢發(fā)電，這種氫彈試驗(yàn)成功以后，人們一直想實(shí)現(xiàn)這個(gè)夢(mèng)想。人們一直想能不能在地球上做人造太陽(yáng)�？煽睾司圩儼l(fā)電的夢(mèng)想一直是科學(xué)家在長(zhǎng)期持續(xù)努力的，半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)全世界進(jìn)行了很多的試驗(yàn)。這是中國(guó)科學(xué)院 等離子體研究所在合肥研制的人造小太陽(yáng)，這個(gè)小太陽(yáng)已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)作了。就是在幾千萬(wàn)度、甚至上億度的溫度條件下，氫的同位素氘和氚產(chǎn)生聚變反應(yīng)，反應(yīng)生成氦-4和中子，并釋放出巨大的能量。科學(xué)家用強(qiáng)大的磁場(chǎng)來(lái)約束高溫的等離子體�，F(xiàn)在國(guó)際上一些國(guó)家聯(lián)合起來(lái)在法國(guó)建立核聚變反應(yīng)堆，我們中國(guó)也參加了，報(bào)名費(fèi)10億美元。因?yàn)檫@是人類(lèi)今后要走的共同道路，這是最終解決人類(lèi)能源的終極辦法。估計(jì)還要30年到50年以后才能實(shí)現(xiàn)。
氘和氚產(chǎn)生聚變反應(yīng)，釋放出巨大的能量，但是氚是放射性同位素，不安全，反應(yīng)后的產(chǎn)物之一是中子，環(huán)境保護(hù)和放射性防護(hù)要求很高�？茖W(xué)家希望用氦-3來(lái)代替氚，但是，全地球只有15噸左右的氦-3。月球表面的土壤每天接受太陽(yáng)的輻射，太陽(yáng)風(fēng)里含有一種氣體氦-3，46億年以來(lái)不斷地富集在月球土壤里。根據(jù)現(xiàn)在的估算，月球土壤里大約含有100-500萬(wàn)噸氦-3。假如這種發(fā)電能夠成為現(xiàn)實(shí)的話(huà)，中國(guó)一年的發(fā)電量需要的氦-3約為10噸，全世界的用量100多噸，解決了全世界的能源需求。月球上的氦-3可以供人類(lèi)上萬(wàn)年的需求。我們中國(guó)的能源每年用石油兩億噸、煤將近20億噸，還有天然氣、水電等等。根據(jù)資料，為滿(mǎn)足人類(lèi)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展，地球的化石能源中，煤還能使用100年，石油大約60年，天然氣大約50多年，所以石油、煤、天然氣難以支持不值得恐慌，這是極其正常的規(guī)律，當(dāng)然要保護(hù)環(huán)境，也要節(jié)約資源。我的意思是從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，科學(xué)家們一定會(huì)設(shè)計(jì)出更為可信的能源，將是人類(lèi)社會(huì)長(zhǎng)期、穩(wěn)定、安全、清潔的能源。現(xiàn)在用各種太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源是可以的，但難以最終解決地球人類(lèi)社會(huì)持續(xù)發(fā)展的不斷增長(zhǎng)的能源需求。幾十年后可控核聚變發(fā)電商業(yè)化，它將是人類(lèi)社會(huì)長(zhǎng)期、穩(wěn)定、廉價(jià)和安全的能源原料，能支持地球上萬(wàn)年的能源需求。
月球表面屬于超高真空、沒(méi)有大氣活動(dòng)、沒(méi)有聲響，月球沒(méi)有磁場(chǎng)，地基穩(wěn)定，重力場(chǎng)只有地球的六分之一，沒(méi)有污染，是很好的科學(xué)觀測(cè)基地，是研制新型材料和特殊生物制品的好場(chǎng)所，月球還是人類(lèi)空間活動(dòng)的前哨站和轉(zhuǎn)運(yùn)站，是登上火星的跳板。
中國(guó)的月球探測(cè)經(jīng)歷了三個(gè)階段，我們花了35年的跟蹤調(diào)研，培養(yǎng)了一支隊(duì)伍，打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，很多人說(shuō)十年磨一劍，我們用了35年。另外用了十年艱難論證，然后花了三年半左右實(shí)施。2004年是啟動(dòng)年，2005年攻關(guān)年，2006年決戰(zhàn)年，2007年是決勝年，下半年一定能發(fā)射，來(lái)實(shí)現(xiàn)我們民族的夢(mèng)想。
歐陽(yáng)自遠(yuǎn)院士：中國(guó)的月球探測(cè)(三)
歐陽(yáng)自遠(yuǎn)院士：中國(guó)的月球探測(cè)(一)
