揭开“月之背面”

王诤

2018年之于中国航天探月工程而言，注定是极不平凡的一年，12月8日嫦娥四号即将升空，飞往38万公里之外的月球。国家航天局探月与航天工程中心指出，嫦娥四号是“本年度最重要航天宇航任务”，这将是人类历史上第一次在月球背面着陆的探测器。中国航天科技集团的官方微信号8月间撰文称：“不仅对展现我国科技创新实力、激发民族自豪感和自信心具有重要的政治意义，也对未来探月工程、深空探测领域发展和建设航天强国有着‘上台阶的重要意义。”

举国关注、举世瞩目——5月21日，在西昌卫星发射中心，嫦娥四号中继星“鹊桥”搭乘长征四号丙运载火箭升空，卫星由火箭送入近地点约200公里、远地点约40万公里的地月转移轨道。“嫦娥四号将开展月球车的巡视探测和着陆器的就位探测及其联合探测，着陆点就选择在月球背面最大的、最古老的艾肯特撞击盆地内的‘冯·卡门撞击坑。冯·卡门是钱学森在美国求学和工作时期的老师。”今年8月17日，在古都西安，TAG Heuer泰格豪雅携手中国探月工程打造的“论月”中国探月科普论坛上，中国月球探测工程首任首席科学家、探月科普营荣誉营长欧阳自远介绍说。

“花好月圆，便是中国人对美好的向往。”

“古往今来，不知道有多少诗词歌赋赞美月亮。中国的小孩子三岁开始背唐诗，第一首往往就是李白的《静夜思》：床前明月光，疑是地上霜。举头望明月，低头思故乡。……月亮在中国文化中一直是和谐、温馨的意涵。中国人对美好的向往是什么？四个字，花好月圆。”欧阳自远说。

八百里秦川交汇，在曾经的长安、而今的西安一2018戊戌年七夕节这一天，TAGHeuer泰格豪雅携手中国探月工程打造的“论月”中国探月科普论坛如期举行。这位现年八十有三的欧阳自远，坐在青年女演员杨颖身旁，已然不仅仅能用精神矍铄来形容——除了上台时步履稍显蹒跚，偏分的发型、油亮的发质让他看E去比实际年龄至少小了二十多岁。

“嫦娥是中国人的月亮神。全世界各个国家和民族里数一数，至少有二十多位月亮神。古希腊有，古罗马有，古印度有，古埃及也有。日本的月亮神叫做KAguya（中文译名为辉夜姬），是一位敢于抗拒皇权的美丽女子，她曾经孤独地驾驶天车奔向月宫。当年日本探月工程的首席科学家曾对我说，你们中国的探月工程的名字取得好。‘嫦娥工程，一听就知道和月亮有关。而嫦娥者，中国人也。日本的探月工程叫‘月亮女神工程，天知道她是谁啊？！现在他们也改了，叫‘辉夜姬工程。但有一点，全世界的月亮神都是女性，表明自古以来，人们对女性的崇拜和依恋，可见人们对于月亮的想象都是充满着温情的。”欧阳自远接着说道。

作为著名的天體化学与地球化学家，中国月球探测工程首任首席科学家在坊间还有一个更为亲和的名字——“嫦娥之父”。回首往昔，1957年苏联发射了第—颗人造地球卫星，宣告了人类空间时代的到来。那一刻，欧阳自远生平第一次感到巨大的心灵震撼。“人造地球卫星的成功发射，意味着人类对太空的研究进入—个全新的实质性的阶段。中国如果在这个崭新领域落后于人，必将成为民族最大的憾事。”欧阳自远坚信中国也必将进入空间时代，我们要为中国空间时代的早日到来做准备。1958年美国和苏联相继开始探测月球，一共发射了108个月球探测器，实施了各种类型的月球探测，美国实现了6次载人登月，取得了最终的胜利。与此同时，我们年轻的共和国刚刚建立不久，百废待兴，一穷二白。

但欧阳自远的目光并没有被局限于眼前的困顿，而是瞭望着月亮和远方。1958年他开始收集整理、综合分析研究美、苏两国探测月球与行星的科学目标、技术路线、载荷性能和探测成果;另一方面开始研究各类地外的物质，如陨石、宇宙尘埃、月球和火星的岩石等，建立相关的实验室，培养年青—代的科学家：结合国情，梳理中国开展月球和火星探测的战略目标、发展步骤和规划。35年的持续努力，1993年，欧阳自远正式向国家提出“开展中国的月球探测”设想，后来国家863课题立项“中国月球探测的必要性与可行性研究”。可以说，从那时起中国的探月计划迈出了真正的步伐，相继开展了“中国月球探测的发展战略与长远规划研究”“月球探测卫星的总体方案”等研究。

进入新世纪，2003年2月28日，国防科工委召开了月球探测工程预备发展会议，正式对外宣布月球探测工程进入预备发展阶段，并宣布成立由栾恩杰、孙家栋和欧阳自远三人组成的领导机构，负责月球探测工程预发展阶段的相关事务工作，欧阳自远被任命为中国探月首席科学家。由此，在古稀之年，欧阳院士才正式步入人生上行的“探月轨道”。

在欧阳自远给出的“时间表”里，我国的月球探测分为“探”“登”“驻”三大阶段，目前开展的探月工程尚且属于“探”的阶段，即不载人月球探测阶段。不载人月球探测阶段又分为“绕月探测”“落月探测”“取样返回”三期，这其中嫦娥-1、2执行“绕”月，嫦娥-3、4执行“落”月，嫦娥-5、6执行“回”，即采样返回的任务。其中，嫦娥-1、3、5是执行任务的探测器，嫦娥-2、4、6都是备份。

纲举而目张。十年间，世人可见“中国探月”锐意进取，步步为营：2007年10月24日，中国成功发射首颗月球探测卫星嫦娥—号，继人造地球卫星、载人航天之后，开创中国航天史上第三个里程碑：2010年10月1日，中国探月工程二期先导星嫦娥二号发射成功，完成一系列绕月探测任务并顺利开展多项拓展性试验;2013年12月2日，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭，将中国探月工程二期的嫦娥三号月球探测器成功送入太空。嫦娥三号探测嚣包括中国第一辆月球车“玉兔号”和着陆嚣软着陆月面，开展“巡天、观地和测月”的科学探测。截至2016年7月31日，嫦娥三号获得的大量数据已经形成了丰硕的科研成果，其中多项都属世界首次，并得到了国际同行认可。

一千多年前，盛唐诗人李白曾在《把酒问月》中绣口一吐，“今人不见古时月，今月曾经照古人。古人今人若流水，共看明月皆如此。”时光荏苒，天人交感。在西安“论月”科普论坛上，欧阳自远介绍说，由于月球永远以同一面朝向地球，其背面不仅无法观测且阻隔通信信号，所以至今并无人类的探测器在该区域降落。“计划于年底发射的‘嫦娥四号探测器将在月球背面软着陆，这是人类探月史上的头一遭。”由此可以想见，届时嫦娥工程第二阶段便可告圆满功成——中国探月工程即可进入“从月球采样返回”的第三阶段。

为了迎接2021年伟大的第一个100年的到来，国家批准了中国的3次月球与火星探测计划和实施方案：2018年发射嫦娥四号实施人类首次软着陆月球背面，开展科学探测：2019年实施嫦娥五号着陆月面，利用铲取和钻孔取样并返回地球，开展月球样品的全面、系统、深入的实验室研究，取得一系列创新性研究成果;2020年实施中国首次火星探测，发射火星卫星和火星车巡视器，开展火星空间与火星表面的联合探测。

“地球是人类的摇篮，但人类不能总待在摇篮里。”

1935年，欧阳自远出生在江西古城吉安。小城自古便是山水福地，文风荟萃，到了近现代更是中国红色革命的摇籃圣地。他出生的时候，母亲难产，医生借助产钳才把他平安地接到世间。而正在侧房念书的舅父当时正好念到《论语》中的“有朋自远方来，不亦乐乎”，于是就对家人说这个孩子出生这么艰难，肯定是来自遥远的地方，就叫他“自远”吧。欧阳自远由此得名。自远而来，亦奔向远方。欧阳自远在年轻时离开了家乡，一走便是40年。他毕生志业的研究课题，亦在遥远的天河星汉。“我研究的陨石来自遥远的太空，后来研究的宇宙尘、月球的岩石，也都来自遥远的太空，乃至成为探月计划的首席科学家，也许正是一种天缘巧合吧。”欧阳自远说。

“小时不识月，呼作白玉盘。”欧阳自远小时候就常常迷恋天空中的各种现象。高中毕业时，正值新中国诞生，国家急需大量矿产资源方面的人才。“国家的需要就是我的志愿。”是以他没有选择自己爱好的天文学，而是报考了北京地质学院，立志要用自己所学到的知识为祖国去找矿，服务国家经济建设。论地质调查，他经常身背一壶水，书包里装几个馒头，早出晚归;讲学术研究，1958年他发表了《长江中下游矽嘎岩型铜、铁矿床的成因》，相继发表了一系列中国的铁陨石和石陨石研究成果，1963年时他便撰写了《核转变能与地球物质的演化》专著，推测在20亿年前，自然界可以形成天然核反应堆，后来法国原子能委员会真的在非洲的加蓬共和国发现了这种现象！

1969年，“阿波罗11号”飞船让2名航天员登陆月球。彼时，已经是中国科学院地球化学研究所研究员的欧阳自远已经34岁，正负责我国地下原子弹爆炸选址、地下核试验过程模拟和防止地下水污染项目。“当时非常感慨，因为中国的太空探索尚无眉目，所以登陆月球无法想象。”当年9月，我国成功进行了首次地下核试验。

由于在外物质研究与探索领域成就卓著，欧阳自远甚至还会在日常工作之外，被人找上门来“鉴宝”。“文革”期间，河北的藁城县出土了一件商朝的青铜武器——钺。令考古学者惊奇的是，这件钺的刃部嵌进了一片铁片，这一发现旋即轰动世界。如果能证实这块铁是人工冶炼的，那么，中国的冶铁史将不再是发端于春秋战国时期，而是商朝！中国的冶铁历史将提前一千年。中国的审慎的考古学家拿着一丁点采样找到欧阳自远，他用电子探针分析证明，这是从宇宙空间降落到地面的铁陨石，其成分构成相当于现而今非常流行的“铬镍不锈钢”。这一研究结果让历史学者们悬着的心落了下来，而这件“天外飞仙”般的武器是当时全世界最锋利的武器，至今还收藏在中国国家博物馆。

作为我国探月工程的首席科学家，欧阳自远与月球的第一次“亲密接触”恰是在改革开放的1978年。那一年，美国总统卡特的国家安全事务顾问布热津斯基访问中国，代表卡特总统送来一件礼物——仅有1克重的月球岩石样本。其时，欧阳自远的陨石研究在国内已小有成就，远在贵州中国科学院地球化学研究所的他被推荐主持月球岩石研究。这1克重的“宝贝”之后被一分为二，0.5克作为研究之用，另外那一半送到了北京天文馆，供广大公众观看。“仅研究这0.5克石头，我们就组织了全国十几家研究院所的科研人员，开展了系统的深入的研究，包括岩石的化学成分、微量元素特征、同位素组成、矿物成分、结构构造、形成过程与形成年龄、演化历史等，在各方面的共同努力下，发表了研究论文14篇，最终确认这块石头就是‘阿波罗17号采集的，并确认了采集地点，甚至还确认了这块石头所在的地区是否有阳光照射等等。”欧阳自远说。

不积跬步，无以至千里。正是有了方方面面的实践与理论储备，才为今日中国探月工程科学目标夯实了基础。宇航先驱齐奥尔科夫斯基的名言“地球是人类的摇篮，但人类不能总待在摇篮里”，这句话几乎成了欧阳自远的口头禅，在他看来探月工程意义重大。核聚变发电也许是人类社会发展终极的能源，越来越多的国家和组织开始把目光转向了月球，各国科学家正围绕月球上氦-3的分布、储量、采掘、提纯、运输及月球环境保护等问题悄然开展相关研究。这种在地球上很难得到的特别清洁、安全和高效的核聚变发电燃料，被科学家们称为“完美能源”。而随着科学技术的发展，人类未来可能将建立沿月球轨道飞行的空间站，把月球作为登上更遥远行星的一个落脚点。欧阳自远表示，“现在，世界各个大国都拥有自己的探月计划，中国探月计划的当前形势是：前有堵截，后有追兵”。

Q&A

Q：《北京青年》周刊

A：欧阳自远

Q在您看来，人类探测月球，飞向月球的意义都有哪些？

A究竟探测月球的意义在哪里？为什么中国一定要具备去月球的能力？首先，从技术层面来说，离开地球到另外一个天体上去，这种技术上的跨越是很大的。我国发射了200多颗卫星和航天器，但是没有离开过地球，全部环绕地球运行。正如齐奥尔科夫斯基所说，人类居住在地球上，地球是人类的摇篮，人类终将长大，离开自己的摇篮。中国人没有离开过地球这个摇篮，我们必须冲出地球，这在技术上提出了很多新的要求，从而推动新技术的发展。

第二，月球上的很多科学问题至今还没有得到答案，在科学上留下了很多空白，需要我们去探究。第三，月球是离地球最近的天体，不谈军事上的战略意义，从资源、能源和特殊环境开发利用的角度来看，为什么那么多国家要探月？主要一个原因是如何开发利用月球的资源和能源，特别是氦-3的资源量可能够解决地球上万年的能源需求。中国人不能对此置之于身外而不顾，而是要积极地参与。中国能够到达月球、着陆月球、开发利用月球，中国才有权利参加月球的国际组织，中国有发言权，能够维护中国对月球的合法权益。

Q目前，通过嫦娥一号、二号、三号探测月球获得的科学数据和讯息，我们对月球有了哪些重要的新认识？

A嫦娥一号有几个方面做得好：首先，我国的全月球影像图和三维立体图，实现月球表面全覆盖没有任何缝隙，很多国家没有做到这种程度。第二，对月球表面成分的探测，能探测十几种化学元素、各种矿物和岩石类型的含量与分布，也是目前做得最好的。第三，近月空间环境探测也很全面。特别是在国际上第一次探明月球表层月壤中氦-3的分布和资源总量。嫦娥二号原本是嫦娥一号的备份，6个月完成近月空间的全部探测任务，绘制了全月球7米分辨率月球影像图与三维立体图，图幅比一个足球场的面积还大，在图件的空间分辨率、影像质量、镶嵌精度、数据一致性和完整性方面均优于国际同类产品。嫦娥二号的拓展试验，在日一地引力动态平衡的拉格朗日L2位置，探测太阳活动和爆发235天，积累了大量的科学数据，为研究太阳活动与爆发提供了系统的科学证据。嫦娥二号首次在距离地球702万千米处与4179号小行星交会，获取了小行星的形状、大小、表面特征、运行轨道等科学数据。嫦娥二号已经成为太阳系的一个人造小天体，围绕太阳运行，2029年还将飞近地球。

嫦娥三号降落在月球表面，开展了“巡天、观地和测月”等开创性的工作。第一，在月球上看开展天文观测，称为巡天，这是人类第一次在月球上用天文望远镜观察星空，发现有很多光变恒星：第二，全视域监测地球等离子体层的大小、结构和离子密度变化，可以观测地球的环境变化;第三，月球车上有一台雷达，探测月球内部的分层，这些探测在国际上都是第一次开展。

TAG Heuer泰格豪雅

中国探月工程

战略合作伙伴及官方选用计时

瑞士先锋制表品牌TAG Heuer泰格豪雅与中国航天事业的合作始于2016年。在同中国火星探测工程携手合作之后，2017年6月19日，于西昌，泰格豪雅再度荣耀成为中国探月工程战略合作伙伴以及官方选用计时。同时，这也是迄今为止中国航天首个官方合作的国际品牌。拥有百年历史的泰格豪雅，早在1962年就搭载美国宇航员约翰·格莱思驾驶的“友谊7号”宇宙飞船升入太空。成为第一个进入太空的瑞士腕表品牌。之后，泰格豪雅再次因精准计时于2012年伴随太空探索技术公司SpaceX公司访问国际空间站。并于2016年成为瑞士太空系统（Swiss Space Systems）零重力飞行计划的合作伙伴。一次次杰出而先锋的合作，使泰格豪雅成为人类航天事业跨世纪发展的见证者与推动者。论坛现场，欧阳自远佩戴一枚泰格豪雅探月特别版腕表，“执行探月任务中。测控和通信系统任何时候都需要高精度计时。因为地、月和探测器系统要协同工作。差1秒都很糟糕.很可能导致探测器就不知飞到哪儿去了。”在他看来.探月工程与钟表的追求是一样的：精益求精、准确无误。“只要坚持这个精神。什么事情都能做好。”

Q年底嫦娥四号将要降落在月球背面，这将是世界上首颗在月球背面软着陆和巡视探测的航天器。为什么要到月球背面着陆？还有个科普性的话题，关于“月之背面”坊间有很多传说，您怎么看？

A我们从地球上看，永远看不到月球背面，因为月球自轉的同时也绕着地球公转，刚好它自转的周期和公转的周期相等，所以我们永远看到的部是月球的一面。正因为谁也没有见过月球背面，于是有了各种传说和猜想，几乎基本都是编造的。首先，月球不是空心的而是实心的，绝对不是外星人建造的，它的历史有45亿年左右;其次，月球背面没有任何外星人活动的迹象。月球是一个严酷的世界，白天100多摄氏度，晚上零下180摄氏度，温差可以达到300摄氏度，没有丝毫的空气，环境太严酷了，生物是不能居住的。

之前所有的探测器，包括美国6次载人登月都落在了月球的正面，原因是方便地球地面和他们的联络和反馈，而月球的背面还是一块处女地，虽然我们也照了相，知道月球背面跟正面不一样，但如果能够在那儿着陆的话，就能够完全全面地推演出月球整个的历史。月球背面隐藏着它最古老的历史，在那个月球最大的撞击盆地——艾肯特盆地坑里有最古老的岩石裸露。而这个问题，如果你不到月球的背面调查探测收集，谁都做不到。在月球背面作业，对技术要求比较高。因为从地球上没有信号，看不见也不能通讯。所以我现在要建一个桥，5月间发射的“鹊桥”中继星就是用来联系地球和月球背面确保通讯顺畅的。

月球背面还有一个特殊的优势。月球正面和背面的电磁环境完全不同，月球背面的电磁环境很干净，很清爽，是天文学家梦寐以求开展低频射电研究的场所，所有的杂音都被月球正面挡住了。它可以清晰地收到来自宇宙早期的很多信息，比如宇宙起源的时候有一些特殊的过程，放出来这一段波长为长波信号，由于地球电离层的干扰，在地球上和月球正面不能接收到这些信息，得不到任何可信的数据。假如在月球的背面安放仪器来专门记录宇宙的长波辐射，条件是得天独厚的。

Q人类在几十年前就登上了月球，您认为我国还有必要实施载人登月吗？无人探测器能否完全代替人的工作？

A人可以按照自己的意愿放置仪器，可以放一些长期观测的固定仪器和标志物，比如说地震仪。人离开月球以后，仪器还能经常把月震的信息发回地球。这些仪器都需要人放在特定的位置上才行，无人探测器可做不了这种事情。人还能带很多月球样品回来，可以挑选岩石和土壤，挑选样品的能力比较高。

目前，我国的无人探测器还没有实现登月后安全返回，是不敢贸然让航天员承担这么大的风险的。但实施载人登月除了有很多科学上的价值，会开展很多新的实验项目之外，还能够为载人登火星做充分的技术准备工作，比如运载能力、交会对接技术、从月球返回的技术，这些都是挑战。月球距离地球近，即使出现問题，回到地球也比火星容易，而在火星上如果发生事故，返程就不容易了。从未来的技术发展来看，载人登陆月球毕竟跟机器人不一样，具有主动性，比如埋设仪器、建立月球工作站等，这些都需要人在月球上的活动。

Q说到火星，在太阳系中，金星和火星是离地球最近的两大行星。为何各国航天机构，包括SDaceX和特斯拉创始人埃隆·马斯克（ElonMusk）曾在去年9月份提出了雄心勃勃的火星移民计划，好像大家都将探测重点瞄准在火星？

A因为火星最像地球。

第一，人类已经找到了火星曾有液态水活动的记录：干桔的河道、湖泊，北半球的海洋盆地，陡坡塌方引起的地下水涌出形成的冲积扇。最新研究认为，火星上的水很可能大量隐藏在地下。

第二，中国科学家林杨挺团队关于火星陨石碳同位素的研究揭示，历史上火星很可能曾经存在过生命。这一研究是迄今能够证明火星上可能有过生命活动的最有力证据。

第三，火星也有四季变化，火星上的一天跟地球上的一天相近。因此，火星是目前公认的最有望改造成适宜人类生存的行星。当然，火星的自然环境与地球相比依然十分恶劣。例如，火星表面非常干燥、年平均温度零下六十摄氏度、火星大气很稀薄、气压只有地球的百分之一……

因此把火星改造成宜居星球可能还需要多个世纪的不懈努力。我们的目标是，通过改造火星，人为释放温室气体，制造温室效应，提高火星大气密度和火星表面温度，融化火星极区的干冰和水冰，在赤道和低纬度地区出现液态水。引种一些低等植物，逐步改善火星表面的生态环境，让红色火星逐步改造为绿色火星，再逐步变成一个像我们地球一样的生机勃勃的蓝色星球。

金星虽然距离地球最近，但是金星的大气极其浓密，主要成分是二氧化碳，大约有90个大气压，温室效应极其严重。金星表面的温度达到460摄氏度，金星表面的环境属于高温高压，生命不能生存。金星表面还有大量火山活动和爆发，生态环境及其恶劣。金星不可改造，不可能繁衍和存在生命。

TIPS：“嫦娥工程”发展历程

发射人造地球卫星、载人航天和深空探测是人类航天活动的三大领域。2004年，中国正式开展月球探测工程，并命名为“嫦娥工程”。嫦娥工程分为无人月球探测、载人登月和建立月球基地三个阶段。

嫦娥一号

嫦娥一号是我国首颗绕月人造卫星。选用东方红三号卫星平台，并进行了适应性改造，设计工作寿命为一年。

工作历程：2007年10月24日搭载嫦娥一号的长征三号甲运载火箭在西昌卫星发射中心三号塔架点火发射。2007年10月25日下午，第一次实施变轨，将卫星轨道近地点抬高到离地球约600公里的地方。2007年10月31日，卫星进入地月转移轨道，真正开始了从地球向月球的飞越。2009年3月1日，嫦娥一号以撞击月球的方式，结束了它的工作使命。

成就：嫦娥一号首次利用CCD立体相机获得了120m分辨率全月球影像图、三维月球地形图等成果，而且包含了月球的南北极。在此之前，全世界没有一个国家获得过月球的三维立体全月图。

嫦娥二号

嫦娥二号是中国第二颗探月卫星、第二颗人造太阳系小行星，也是中国探月工程二期的技术先导星，沿用东方红三号卫星平台，是嫦娥—号的备份星。

工作历程：2010年10月1日，嫦娥二号在西昌卫星发射中心由长征三号丙运载火箭成功发射升空，2010年10月2日凌晨完成第一次地月成像。2010年10月6日上午进入环月轨道成功实施第一次近月制动，进入周期约12小时的椭圆环月轨道。2012年12月15日，嫦娥二号卫星工程收官。

成就：这是中国第一次开展拉格朗日点转移轨道和使命轨道的设计和控制，并实现150万公里远距离测控通信。此举使中国成为世界上第三个造访日地L2点的国家和组织，也是世界上第一个实现从月球轨道出发抵达该点的国家和组织。

嫦娥三号

嫦娥三号探测器是中国嫦娥工程二期中的一个探测器，是中国第一个月球软着陆的无人登月探测嚣。嫦娥三号由月球软着陆探测器和月面巡视探测器组成。

工作历程：2013年12月2日，在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭送入太空。2014年3月14日，“玉兔号”月球车成功自主唤醒。2014年12月14日，嫦娥三号登陆月球满一周年。2016年8月4日，在超负荷工作19个月之后，嫦娥三号探测器正式退役。

成就：完成首幅月球地质剖面图;完成首次天体普查;首次证明月球没有水：首次获得地球等离子体层图像。

嫦娥四号

嫦娥四号登月探测器是嫦娥三号的备份星，是世界首颗在月球背面巡视探测的航天器，将于2018年12月8日升空并开展科学探测。