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月球探测的进展与我国的探月行动（一）
欧阳自远院士
各位老师，各位同学，早晨好!
我非常高兴利用这个机会，在科学院、科协和空间学会的组织下，在学校的领导下，给大家介绍一下月球的情况。
我们中国为什么要探测月球？到底到月球上干点什么事情？我期望能有更多的年轻人参加这样一项事业，能够给我们国家、为我们民族、对于人类作出更多的贡献。我的介绍今天只能局限于比较概括地介绍一下月球的情况，顺便也给大家说一点儿火星探测的情况，然后再向大家介绍一下我们中国怎么去做月球的事情。
我现在就开始做一些相关的介绍，我的题目叫做《月球探测的进展与我国的探月行动》。我希望说完了以后，同学们能够多提一些问题，这样的话，我们有更多的问题进行交流。大家知道，我们是生活在地球上，这是从宇宙空间拍到的地球。现在我们知道，应该说地球是我们所知道的宇宙当中最漂亮的一个天体，也应该说是惟一的一个生机勃勃，具有各种生命活动，还有高度发展的人类的存在，以及建立了非常高级文明的人类的社会。我们地球是在太阳系里，太阳系有九大行星，我们地球是排在第三位，就是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。另外，在整个太阳系里边，就是在火星和木星之间还有一大堆的小行星，另外还有无数个彗星。太阳系非常非常庞大，我们是生活在第三个行星上，对于我们整个人类来说，随着人类社会的发展，随着人类的经济科技和文明的需要，人类要不断地拓展自己的生存和发展空间，这也是我们人类无限的求知精神所激励。人们总想知道自己外面的世界，总想知道宇宙是怎么起源的？总想弄清楚，除了我们地球上有人类之外，其它星球上是不是也存在着生命？甚至还存在着高度文明发展的类似于我们地球这样的高等动物，人们总是很想激励着自己去更多地探求广阔的宇宙。人类在地球上最早的生存空间是从陆地开始，然后逐渐扩展到海洋，甚至逐渐扩展到大气层空间，发展了航空事业。所以从我们地球本身来说，应该说陆地、海洋、大气层的利用还是相当充分的。但是人类仍然不满足于这一点。陆地、海洋、大气的活动与相互作用，是受太阳控制的，太阳给予地球表面生机勃勃，各种各样的活动，但是人们仍然不满足于自己所了解的空间。所以人类要逐步了解近地空间，就是地球附近的空间，因此就产生了人类的航天活动。其中最主要是两个方面的工作：一个是卫星的应用，大家知道现在以地球为中心的航天活动最主要的是发射各种各样的应用卫星。现在卫星已经发射近6000颗了，我国大概占全世界1％左右的量。比如说发射各种各样的气象卫星、各种各样的通讯卫星、各种各样的资源卫星，等等等等。人类发射的各种卫星，70％是军事卫星，用于军事侦查、导弹预警、通讯指挥导航、气象保障等等等等。大家知道现代的战争是一个制天权的战争，是必须要动员地球附近所有的相关的卫星参与的战争，是一项信息的战争，所以脱离开整个航天活动的战争是没法打的，这是一个很重要的方面。另外人类利用卫星进行各种各样资源的勘测，包括地形地貌、地质构造、植被、水文、耕地、农作物、工矿、交通、经济、人口，甚至包括生活水平的调查等等，卫星都发挥着巨大的作用。另外气象和灾害预报，卫星发挥了很重要的作用。大家还很熟悉的全球的通讯、广播、电视、导航定位等等等等。我想现在可以这么说，在地球上生活的每一个人，几乎现在都离不开人类的航天活动，离不开卫星对人类经济社会和人类生活质量提高的贡献，大概每一个人都离不开了，大家用手机、大家看电视、各种通讯，要了解整个的世界，整个信息的高速的传输，现在已经离不开卫星了。所以卫星就是人类航天活动的一种近地的活动，有人统计过投资效益比大概是1比10，应该说推动了一系列相关产业的发展，这样一个新的领域，今后还能有更大发展的前景。
第二个领域，大家也是很清楚，就是载人航天。现在已经有950多个人进入了太空，最早进入太空的是前苏联的加加林。我们国家现在也已经实现了载人航天，杨立伟也实现进入了太空，这是第三个有独立能力发射载人航天器进入太空的国家。当然上去的人是很多了，已经快上千人了。整个的载人航天活动，将来要更好地建设各种各样的空间实验室，要建立空间站，这是未来要建立的国际空间站的模型，这个空间站是16个国家联合起来做，大概有400多吨，大概可以乘6-7个人。这里边除了有居住舱以外，还有各种各样的实验舱，进行生命科学、空间科学、航天医学、对地观测、天文观测等等各个方面，以及包括各种产品的研制等等，大约在2010年要建成。因为空间站的投资非常巨大，经常要运输、补给，所以开销还是非常非常大。美国准备在2010年建成以后，再不参于这方面的工作。随着国际空间站的逐步建设，空间旅游，建立空间的娱乐的场所，已经有各种各样的设计了。这是最大的一种空间站的设计，这里边都是可以居住人的，这张图也是今后空间站各种模型的设想，很多很多了。今后应该说人类去遨游太空并不是一件很稀罕的事情，这就是第二个方面。
但不管怎么说，所有的地球卫星、所有的载人航天，只能说在近地空间，因为没有离开地球，因为还仍然在地球的束缚条件下，是绕着地球转，这个方面的活动人类还没有离开地球。因此人类航天活动的第三个目标，也就是说今后可能主要的目标是要离开地球，是要真正离开地球。我们现在的卫星大概最远的距离是36000公里，前年发射的双星其中有一颗卫星大概达到7万公里左右。我们现在能不能走的更远一点，当然人类已经实现了更遥远的探测，对我们中国来说还没有离开地球。那么下一步的探测就是叫深空探测，也就是要脱离地球的引力场，进入太阳系的空间和宇宙的空间的探测，所有这些探测并不是光围绕一种单纯的求知欲望，更重要是要为我们人类社会的可持续发展服务的。
今后的探测就是太阳系空间和太阳系的各个天体。今后离开地球的探测，首先第一个对象，是离地球最近的月球，月球将是深空探测的起步；第二个是距离我们比较近的一个天体，是火星，第三要探测太阳系这些巨大的行星的卫星，因为像木星、土星、天王星有几十个卫星，也就是说他们有几十个月亮，不像我们地球只有一个月亮，火星有两个小月亮，剩下这些大行星，就有二三十个甚至三十多个月亮，而有些月亮当中有少数跟地球大小差不多，人们期望能够在这些与地球大小差不多的卫星当中，能不能发现生命存在的痕迹。第四是探测太阳系中的小行星和彗星，应该说是我们是在卫星应用和载人航天取得重大成就的基础上，向更广阔的太阳系空间进行探索，而这种探测应该是今后探测的一个主要的方向。更遥远的深空是对其它星系的探测，人类总是期望能够探测到太阳系以外有没有类似于地球大小的行星，现在已经发现有150多个了，因为这些都是用望远镜看的，没有实地探测，那么这些类似于地球的行星，体积都太大，相当于太阳系的木星，是不可能有生命和人类存在的，期望它们小一点。最近发现有一个稍微小一点，太阳系外面的行星，距离我们大约有50光年左右，也就是光大约需要50年才能传送到那个行星上面，假如我们用火箭，最快的火箭，以第三宇宙速度的火箭要到那个行星上去的话，我们最少要走100多万年，所以说就是很遥远。但它还是比地球大的多，它转的很快，大概这个也没有多大指望。真正像大家所说的外星人，人们是想探测宇宙间是否还有我们同类，但是现在所得到的信息是令人失望的。
今后的探测，应该是本世纪，也就是同学们将来能够为国家效劳的时候，我估计大概主要是在这四个领域。第一就是探测月球，因为月球是地球的天然卫星，是离地球最近的天体，也是我们人类飞出地球，开展深空探测的首选的目标，月球将是我们一个非常好的对整个地球进行监视的地方。另外月球是一个非常难得的研究基地，月球又是一个新的军事平台。另外月球，这是美国特别提出的，将是人类实现到火星到更遥远空间的一个跳板，一个前哨站，因为在那儿发火箭比在我们地球上便宜多了，人员也要少多了，因为它的重力只有地球的1/6，所以大大不同于地球。另外月球的资源和能源大家知道是极其丰富的，我们人类将来的发展也许还要依靠月球的帮忙，可能要帮很大的忙，后面要详细说明这一点。这是我们从地球上看到遥远的月球。因为自从有人类以来，人类知道白天是太阳管我们，晚上是月亮管我们，大家对于月球来说有无限的深情，自古以来有无数的诗词歌赋来赞美月球，人类对于月球来说有极强的依恋性；另外月球告诉我们很多的科学知识，对于我们人类的科学、文化、诗词、宗教、哲学，甚至包括我们农耕各方面的需求来说，月球都给了我们极其宝贵的知识。当然月球其他功能还有很多。很多非常漂亮的月球照片，像嫦娥奔月等等，中国自古以来就有很多神话传说。国外也一样，各个民族对月球，都有很多美丽的神话来歌颂月球，我相信每个同学都能背出几首古代赞扬月球的诗词。另外我统计了一下我们国家大概有47个甚至到50个月球的别名。所以说月球啊，不知道有多少赞美月球的诗词歌赋。从今天的角度来看，月球绝对不像人们所想象的有吴刚、有嫦娥、有玉兔、有桂花树，月球是一个极其荒芜的，是一个极其严酷的，是一个死绝的世界，这个世界完全不同于我们的地球。
第二个目标就是探测火星，火星为什么会引起人们的兴趣呢？就是因为火星太像地球了，是我们地球真正的姐妹。火星探测的主要任务就是想探测火星是不是曾经有过生命。大家知道有很多火星人的传说，这当然是科幻小说，火星上有很多运河，这也是科学的幻想。另外火星上到底有没有生命的存在？现在证明可能没有。现在寄希望于是否曾经存在过生命，这大概是现在人们期望探求的，哪怕最低等的、最原始的生命，也要进行探测。所以现在集中力量要探测是否曾经有过生命，而要探测有过生命的另外一个前提就是说，它必须要有水，因为我们生命现在我们所知道的DNA各种所谓组成生命的基本链条，都是以碳基为主体的，这个从生物化学上可以证明，可能最好的一种结构了。假如是以碳氢为基础的生命，首先要满足的生命存在的条件，就是要有水。所以你看，勇气号，机遇号，主要的任务就是跑上去说这儿有过水，那儿有过水，其实都难以肯定，都是推测的啊，因为您没有找到水，只能说曾经有过水，谁也不敢讲火星上找到水了，没有，至今没有。那么什么时候有过水？不知道。水在什么地方？有多大量？不知道。我们现在的火星探测就是这么一种水平。但是永远没法抑制人类这种探求的欲望，所以还是要陆续向火星探测。因此火星生命的探测将是一个非常漫长的过程。过去用天文望远镜观测火星，错误地连了很多很多运河。这是现在的对于火星的卫星的探测。现在人们也认识到火星和地球很相似，但是火星的表面是非常寒冷的，它的年平均温度是负30度左右，火星的大气层是非常非常稀薄的，火星的地形现在也很清楚，北面可能是一个低洼的，像一个极大的海盆地；南半球有很多高山，上面都砸了很多撞击坑，都是小天体砸的。在火星的照片里都可以看出来，火星确实有过水的活动，你看这些河流、支流、干流都是非常清晰的，河道也是非常清晰的。所以火星上确实是有过水的活动，火星的极地还有冰，主要是干冰，当然也有少量的水冰。用火星车在火星上探测，火星的石头没有地球那么复杂，因为火星它已经是老年期了，它已经几乎快要终结它的生命，所以火星的地质活动还是比较不太剧烈的，远远不如地球。火星还是比较宁静的一个天体。月球更不一样，月球已经是一个死亡的天体。
这次机遇号和勇气号对火星的探测，他们探测到确实是有过水的活动。另外这些石头可能是在水里边形成，另外他们找到很多像草莓一样的东西，还发现表土中曾经被水溶解过的黄钾铁矾矿物留下的空洞，所有的这些都是可能的，但都不能够确证。因此必须把样品取回来，在地面的实验工室做工作，才能够敲定.比如说是多少亿年以前的水？这个水有什么活动？它是在什么环境下形成的？机遇号和勇气号是做不出来这些工作。所以目前火星的探测只能说火星表面现在没有水，它曾经有过水。所以大家现在猜，可能水埋在地下，假如一塌方的话，水就变成洪水涌出来，所以火星上有很多洪水的涌动，但真的是不是这样？不知道，真的不知道。
第三个特点就是探测地球以外的更遥远的巨行星以及跟地球大小差不多的卫星。现在所选对象有木星的两个卫星，木卫二、木卫三，土星的一个卫星，土卫六。他们的表面都可能是一层很厚的冰层，在冰层的下面很可能是海水，海水底下还有火山，既然有水，也有火山给予能量，就有可能存在生命的繁衍，这也是猜测。但是现在人们企图精细探测这些卫星。现在土卫六的工作做得很好，卡西尼号探测器现在已经走了七八年了，飞行了30多亿公里，到达土星附近了，在2005年1月要发射一个惠更斯探测器到达土星的第六个卫星上软着陆，穿过土卫六可能是以甲烷为主组成的大气层，到达土卫六的表面，探测土卫六的地形地貌以及甲烷液体形成的河流与湖泊。所以希望能够探测土卫六表面有没有生命的存在。人类对于太阳系的探测用的技术是很高的，但所探测的问题是非常低档的，是目前难以明确回答的。
第四个就是探测一些小行星、彗星。这个就是扫帚星，彗星是什么呢？这是真实拍到的彗核的照片，一两公里大小，是冰块跟这些脏土组成的一个混合体，天文学家们叫脏雪球，这就是彗星，扫帚星。彗星有一个几十万公里长的尾巴，是太阳让它蒸发的一些离子，在太阳光压作用下一些尘埃组成的尾巴。另外还有很多小行星，就是小块的石头。这个是爱神星，表面砸了很多坑，因为所有的天体都会挨砸，这个小行星也是这样，这是不同方位照的照片。这就是彗星，这就是彗核。
大概在本世纪虽然我们刚刚开始，21世纪也只是人类对太阳系进行全面探测的一个时代，将要为我们人类社会做出新的贡献。要进行太阳系以外天体的实地探测，当前还做不到。
