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大师语录——欧阳自远畅想月球（文稿） 央视国际百家讲坛2004年02月27日 15：07
主讲人简介：欧阳自远， 1960年毕业于中国科学院地质研究所，中国科学院院士，中国月球探测首席科学家，中国科学院地球化学所研究员。 内容简介：我今天要向大家介绍的介绍四个方面，我想介绍一个真实的月球，第二是当前月球的探测发展趋势和全景，第三呢，我们国家月球探测的对策和规划。以及最后呢，我想介绍一下我们国家月球探测的第一期工程，现在已经命名叫“嫦娥一号”，它的科学目标以及当前研究的进展。我们从夜空中看月亮，我们能够看到月球的全貌，只是月球的一个表面。月球的另外一面，我们永远也看不到。月相的变化可以从一个星月开始，然后逐渐的慢慢变化，一直到满月。我想这些情况我都用不着详细的介绍了。 那么月球始终是伴同着地球在一起，从古至今，月球在夜空当中照耀大地，所以给予人们很多的遐想、非常多的期望，世界各个国家都与月球都是充满了赞美之词。那么我们国家经过很长时间的论证，提出了这样一个看法，就是我们国家的月球探测近期的首选目标，我们定的是2002到2005年，为月球环绕的轨道器。那么2005到2020年左右，我们实施不载人的月球探测。最终我们将实施载人的月球探测。 我想很快结束我的介绍，应该说我们国家月球探测的科学目标，在科学和技术上应该是已经成熟的，从技术上看也是可行的。“嫦娥一号”工程的实现，将使得我国在空间科学与技术领域获得突破性创新性的进展。“嫦娥一号”工程是一项投资非常有限，风险极小，但是影响深远的一个国家的战略工程。我相信我们中国一定能够实现飞向月球的梦想，我也相信，我们也会把自己的旗帜插到月球上。因为我们很快也要实现软着陆和月球车的月面探测，当然我们要克服困难，来完成这件事情。我希望有更多的年轻人，能参加到这样一项事业当中，我们共同来实现我们中华民族的一个梦想，我们要飞上月球，要实现我们登上月球的目标，来实现我们的永远的月球梦，也显示了我们国家作为一个航天的大国，作为一个中华民族的国家，应该对人类做出它应有的贡献。谢谢大家，我就介绍到这儿。 （全文） 我今天要向大家介绍四个方面的内容，我先介绍一个真实的月球；第二呢当前月球的探测发展趋势和全景；第三我们国家月球探测的对策和规划；最后我想介绍一下我们国家月球探测的第一期工程，现在已经命名叫“嫦娥一号”。它的科学目标、以及当前研究的进展。这是我们人类所能够看到月球的全貌，这是从一个新月开始，然后逐渐变化，这是月相的变化，一直到满月。我想这些情况都用不着详细介绍了。 那么月球始终是伴同着地球在一起，而且我们人类永远只能看到月球的一半，就是这一面，另一半从来没有任何能够有可能能够看得见的，所以这个月球永远展示的是这一面。月球在夜空当中照耀大地，所以给予人们很多的遐想，非常多的期望，世界各个国家都与月球都是充满了赞美之词。 从我们国家也不例外，我们国家给月球取了很多很多名字，我这收罗了一些：像太阴、或者叫玉兔、玉宫、玉环、玉阳、玉盘、玉弧等等。凡是各种玉，因为月色像玉一样洁白，所以一般用玉。还有用冰，像冰镜、冰轮等等。还有用盘、轮、镜、环等等，反正一切最好的词汇都用来赞美我们的月球，而且古代有很多诗人写了很多诗吧，都来赞美这个月球，寄托各种各样的一些希望吧，寄情于我们的月球。 那么月球应该说它是离地球最近的一个天体，它是我们地球惟一的一个天然卫星，也是人类离开月球，进入宇宙空间的第一步。那么对于月球的探测在1959年以前，人类只能用肉眼或者望远镜来观测月球，但是它的分辨率都在10公里以上。而从1959年以后人类对月球进行了空间探测，大约可以分为三个阶段，第一阶段是第一次探月高潮，1958年到1976年。然后又经过18年的宁静，从1994年以来，一个新的月球探测的高潮又逐渐兴起来了，那么我总结了一下美国和前苏联在整个的上个世纪五十年代末到七十年代，他们的月球探测经过了一些非常艰难的历程。开始是击中月球，把一个东西打上去，但是要知道这是非常艰难的，38万公里，而且要很准确的落在月球上。曾经苏联有一句话，就好像是在几公里以外，用手枪去打一个苍蝇。确实是非常遥远，也是很难以控制住的，然后就逼近月球，然后就硬着陆、软着陆，最后进行环月飞行，然后载人环月飞行，然后不载人登上月球，取样返回地球，大约经过了这么一个漫长的将近20年的探索过程。 那么我这张图显示在那个阶段，集中在60年代到70年代之间，美国和前苏联他们所发射的月球的探测器。大约有45颗是成功的，对月球实现了原来探测的计划。这是阿波罗登月，这是很有名的在月球上的脚印，这是美国宇航员把他的旗帜插在月球上。我为什么显示这张图呢？因为流传了很多说阿波罗登月是假的，最主要的一个证据是它的旗帜，美国的国旗在月球上飘扬，因为月球上没有风的，没有大气的，怎么会旗帜飘扬？显然阿波罗是假的。我想大家看到这张图，我想这个疑问是可以解决的。因为它的旗帜是用一根杆子把它撑起来的，它撑得不很整齐，所以看起来像飘扬。实际上就像我们打伞一样的，一撑开插在月球上，只不过它没有撑直就是了，所以这个旗帜显得有点飘扬，这绝对不是任何证据证明没有登上月球。 阿波罗工程给人民究竟会带来什么效益呢？月球探测是不是只是一种非常巨大的一种消耗呢？我想澄清这件事情，阿波罗工程应该说是当时规模最大，耗资最多的一种科技项目。由于阿波罗的出现，导致了二十世纪六十到七十年代，产生了像液体燃料火箭、微波雷达、无线电制导、合成材料、计算机等等一大批高科技的工业群体的产生。后来这个计划取得的技术进步又向民用转移，应该说阿波罗计划带动了整个科学技术的发展和工业的繁荣。而且带来非常巨大的经济效益，据不完全统计，阿波罗的计划派生出了大约三千种应用技术的专利成果，这里面包括航天航空、军事、通讯、材料、医疗卫生、计算机和其他民用等等。阿波罗计划当中，每投入一美元，就可以获得四到五美元的产出。所以我认为月球的探测绝对不仅仅是一个要花巨额的经费的工程，同时它也对人类，对整个科学技术产生了巨大的推动。而且呢，获得很多实际的效益，那么月球主要探测的成果，经过这十几年的探测，首先呢，确定了月球的一些物理参数，我想不讲它。 另外呢，对月球表面的环境，已经很清晰的进行各种各样的探测结果，月球表面的大气压大约是10的负14次方大气压。也就是说，是超高真空，几乎可以说是没有大气，是真空的状态。而白天的温度大约是一百零几度，到三百三十度，晚上的温度是负150度，到负170度。也就说白天在月球上，假如一块石头照着太阳是130度，而石头的阴影的地方，哪怕相距只有一两厘米，那么那个位置是负150度。也就是说，在几厘米的范围可以温差三百度，因为它没有大气的传导，所以也听不见任何声响。这个是从太阳升起，一直到太阳降落，因为月球上的一个白天，一天相当于我们地球上一个月，它的白天长度相当于地球上14天半，所以它在太阳升起来的时候，温度也直线上升，也到一百多度，晚上的温度很快的下降，所以它的温度变化是非常大的。 另外这是地球和火星两个图像，大家知道，火星现在探测也是比较多的了，已经开始对火星也比较系统的理解。火星的大气是非常稀薄的，这是火星的表面上的景观，因为它有大气，而且经常出现有台风，那么这是大家可以看到，这是北极极冠上的风。 所以我们把月球、火星、地球，把它综合起来看一下，发现一个非常有意思的问题，月球是最小的天体，它的半径是1740公里，那么它几乎是超高真空状态；而水星是2432公里，它的大气是0.003个大气压；火星是3370公里，那么它的大气压是0.005到0.007，相当于我们地球表面40公里高空的这种大气的稀薄程度；我们的地球，当然人们规定它是典型的一个大气压，这样可以看到行星的质量越小，对气体的这种吸引能力就越小，捕获的能力就小，所以它的大气就越来越稀薄，所以我们地球是最适宜于人类生存的一个天体。 经过探测的结果证明月球是一块大石头，曾经有过磁场，而现在没有。而火星呢，正在衰老到接近死亡的程度，所以就搅得很乱，有多级的磁场。而我们地球是一个壮年时期，内部有火山、岩浆，那么它还有一个非常完整的一个偶极子的磁场，这就是这几个天体之间的差别。 那么月球表面的地形非常复杂，可以分成月海、月陆和撞击坑，这个是月球的一个地形图，这边是我们人类永远只能看到的一半，我们看到的灰暗色的这一部分，这就是我们古代人们所说的桂花树，其实它是月海，是辽阔的一种平原，这里面有很多火山岩喷发在里面。而这个黄颜色的是山脉，所以月球的背面大部分是山脉，月球的正面是大量的月海。这月海怎么形成的呢？就是小天体砸在月球上，一砸一个大坑。那么有些大的天体砸在上面，砸一个几千公里大的坑，那么月球就这么砸出来的。现在都可以测出它的年龄都是三十九亿年前砸的，我们叫“雨海事件”。这就是砸的坑，大家可以看到有很多坑，密密麻麻，千疮百孔。而这个大坑里面还有很多小坑，小坑里面又有坑，所以根据这个坑给人们一个启发，假如一个单位面积上所砸的坑越多，证明这块地方越古老。假如这个地方砸的坑少，证明这块地方比较年轻。那么根据阿波罗所测的结果，人们就可以规范一下，哪个地方有多老，哪个地方有多年轻，可以把月球的历史排出一张表来，那么就像我们中国的历史一样，唐、宋、元、明、清、民国，一直排到中华人民共和国。它是哪年哪代的？那么月球上也可以做到这一点，这就是研究月球的历史，这就是砸的坑的力度、数量来说，主要在四十亿年左右出现的，到了三十亿年基本上就没有那些比较大型的砸的坑了，都是比较小的了。那么我们就可以定出它们的一个时代、它们的一个年表来。 那么月球表面有一层土壤，这层土壤大约五米到十米厚，这层土壤不像我们地球上的土壤，是由于生物作用各种各样大气的作用，和岩石的分化所产生的。因为它那儿没有水，只有太阳的辐射，另外也有陨石砸在那上面，所以绝大部分是砸碎的，然后和粉尘混在一起。那么铺成了整个的月球表面，它有一个好处我今后还要讲到，这是非常重要的一件事情，因为它里面储存了非常重要的物质。因为它接受太阳的辐射，所以太阳风的很多粒子都吸附在月球土壤的表面。这是月球的一层土壤，大家可以看到很松散，那么土壤厚度统计的结果，在月海的地区大概是比较薄的，不到八米。在月陆的地区，就是那些高山和高地的地方，大概甚至可以达到二十米，因为高地是比较古老的，这就是那层土壤的图面。 那么我想说明一下，在这层土壤当中，由于太阳风的辐射，一直照射到月球的表面，没有丝毫阻挡的照射到表面，所以很多太阳风的粒子，就被土壤表面所吸附。那么我们做了一个工作，就是说这些稀有气体，和其他的气体，颗粒越小的话，这是颗粒的大小，颗粒越小的话，它的含量越高。这个大家当然可以想想，表面积大了，所以它吸附的气体量就多了。那么根据同位素的检测，它们都在一个斜率上，所以证明它是一个来源的，那么这种来源是来源于太阳风，主要有氢，还有其他的一些气体。 那么月球上没有生命和任何有机物质，但是现在呢？我们知道火星现在正在争论，可能曾经存在过生命，而对于我们地球来说，大家知道是很繁茂的生物圈，具有高度文明发达的一个星球。那么这三个星球为什么会有这样一个差别呢？这是在南极洲1984年找到的一块陨石，是来自于火星的。那么这个里边的矿物是非常漂亮的，在这块陨石当中科学家们发现了一种东西，非常像化石，大家认为是细菌。那么就做了很多很多的工作，到现在还没有结论。它形态上确实是一个细菌，这块石头的年龄是三十六亿年，假如真是一种细菌的话，那证明火星在三十六亿年以前曾经发育过生命，而这种生命的水平是细菌的水平。而那个时候，三十六亿年的时候，我们地球上的水平也是这种细菌的水平。那么这里面就存在一个问题，就是说是各自都有生命呢？还是地球上的这种生命是火星带来的，因为这块石头就掉到了地球上，或者火星的这种生命，是地球所带过去的，这当然是一个谜，以后要解决的。那么现在大家非常感兴趣的，就是想探测火星是否曾经存在过生命，我绝没有说现在有生命，因为现在证明是没有任何生命的迹象，月球是毫无生命的迹象，连有机质都没有。那么月球的矿产资源是非常丰富的，它的岩石类型比较简单，不像地球上那么复杂，那么这是月球上的一种矿物质，叫钛矿。大家知道钛金属是一种轻金属，而月球的储量是有150亿亿吨，取之不尽，用之不竭，比我们国家的攀枝花的铁矿里边含的钛还要高。它分布的面积大约是一个中国的版土大小，所以月球上这种资源是极其丰富的，当然还有很多其他各种资源。 月球的内部结构也像地球一样，是靠地震波来把它最后判别的。我们的地球是靠地震记录到的横波和纵波向下速度的变化而分了好多层，这就是我们现在地球的内部结构。而对于月球，阿波罗几次登月也放了很多地震台，放在月球上，也记录了月球上的月震，月震实在是太微弱了，大约每年只相当于地球地震的一亿分子一的能量，也就说月球已经是衰老到连呼吸的这种能力都很弱了，已经是这种状况了。那么这就是记录到它的状态，那么根据个速度的变化，也可以最后把它计算出来，月球内部是个什么样的结构。那么这张图就显示了月球内部有一个核心，也有个月幔，还有一个很厚的月壳，大概六十到七十公里。而我们地球的地壳是很薄的，大约平均是35公里，而月球是60几公里，这为什么呢？因为月球很快结束它的生命，还来不及仔细的做调整，我们的地球一直到现在还在里面动弹，还在做各种各样的岩浆活动、火山活动、地震活动。，当然地球也会衰亡的，那么也会像月球一样，最终成为一块大石头。 月球内部的物质分布是非常不均匀的，因为它确实是太年轻就死亡了，那么它内部的物质没有调整得很均匀，所以大家看出来它的密度分布差异是很大的，那么月球内部的能源，是非常小的。那么现在把月球上所有石头的年龄都测出来的结果，证明月球所有的石头都比三十一亿年还要老，那么也就是说，月球的生命是在三十一亿年以前，就是说从46到31亿年，因为我们月球地球和一小块它们的年龄都是相当的，那么他们都是同时代人，那么他们都是46亿年。那么我们地球的历史也有46亿年，月球也有46亿年。但是月球的记录只到31亿年，31亿年以后没有任何新的物质产生了，那么证明它在31亿年已经结束了它的生命。那么这是记录到月震的强度，所以我们说现在的月球是一个古老的僵死的星体，那么它内部的能量已经衰竭，月震和表面的热流都是极小的，那么月球的时钟是停止在31亿年以前，那么以后永远是这种状态，围绕着地球旋转。所以实际上月球是一个非常荒芜、严酷的环境，是没有水、没有生命、没有声音、又没有磁场、没有大气的这样的一个天体，这是我们所了解的月球。所以我想最后说，一个真实的月球是什么呢？月球是一个没有大气的、昼夜温差极大、超高真空状态，又没有任何声响的一个严酷的世界。月球是一个没有水体，没有任何生命活动的一个死寂的世界。月球没有磁场、没有火山和岩浆活动，几乎又没有强的月震发生，地质构造非常稳定，是一个固态的死亡的天体。月球具有弱重力，超洁静的环境，而月球又蕴藏了及其丰富的能源和矿产资源，月球将对人类社会的长期的可持续发展将发挥巨大的作用。 那么我们地球当然还在活动，这是讲地球的板块，那么地球的大陆还在飘移，那么地球的地震和火山的分布，都分布在板块的符合交界线上，那么这就是大的地震的分布，我们地球还是生气勃勃的在活动。而月球是完全不一样的状态，那么月球最近的探测有什么进展呢？大家知道，月球是这么一个严酷的环境，但是就是要利用这种环境，因为地球上是不存在的，为什么呢？第一是非常洁静的，第二呢重力是非常弱的，第三又没有磁场，第四又没有大气，也没有这种刮风下雨的情况，这些全部没有。而且地质状态又非常稳定，所以在月球上要建立各种各样的一些材料的生产基地，生物制品的生产基地，这是极好的环境。有很多东西在地球上是不能生产出来的，那么只有在月球上能生产特别昂贵的生物制品、药品，还有很多特殊的材料。现在对于月球来说，有很多新的问题，要重新提出来认识，所以大家都发射探测器，对月球进行全球性的探测，那么它的探测，主要是几种矿产资源在月球上的全球分布。 另外，在1998年美国发射了叫“月球勘探者号”，那么它测了五种矿产在月球的全球分布，这个工作做得非常漂亮。那么也证明了月球上有水冰，那么大家一定会问，这月球上照射太阳的地方是正130度，怎么会有水冰？那么水冰只有在一个条件下存在，就是在月球上永远照不着太阳的地方，因为那个地方是负160多度，永远负100多度，永远有冰就可以保存下来。那么月球上的冰又是什么地方来的呢，大家知道，我们所了解到的彗星，就是冰雪、灰尘、脏的天体。这就是我们所谓的扫帚星，那么它也会撞到月球上，一撞上去四分五裂，崩得哪儿都是，那么掉到照到太阳的地方马上挥发，没有了。那么掉到永久阴影区的话，它就被永远的保存下来。那么也就是在这样一些地方，大概发现了有水冰。那么它的含量大约0.03％到1％，整个月球的水冰计算下来，大概66亿吨，而我们地球上有非常多的水，71％的面积是被水所覆盖的。而火星上那么根据它的地形来看，也应该是有水的。大家看这张图，火星的北极基本上就是一个海洋，那么火星有很长的峡谷，那么这是火星的河流流水的状况，这都在火星上能观测到的。地球上是大量的水体，火星是曾经有过水体，现在水在哪儿不知道，那么根据最近的探测大家比较公认，是被埋在地下，只要那个地方一塌方，马上水就涌出来，所以变成洪水泛滥，这点大概比较一致，所以火星是有水的，不在表面。那么月球上毫无水可言，那么只有这些零零散散分布的水冰，这就是这三个天体之间的差别。 那么我还很想告诉大家一件事，就是现在在太阳系里面寻找是否有生命，首先第一个前提，就是想要找到你那个星球上是不是有水，因为这是生命存在的一个前提。我们整个太阳系，现在我们人类知道的，可能存在有水体的，一个是月球，那是零散分布的水冰，在永久阴影区。一个是在火星，曾经有过水体，而现在被埋葬在水下。一个是地球上有水的广泛的分布。所以我们的地球是得天独厚的，基本上在太阳系肯定是惟一的。在宇宙当中，现在也没有找到有如此高度文明发达的这样一个天体的存在，所以我们应该很好的爱护我们的地球，因为确实是我们唯一生存的家园。当然现在有一个计划，要改造火星，大约要花三百年到五百年的时间，大约能把它改造成另外一个地球，这当然要经过艰苦的努力，因为人类终究要发展，人口终究是要膨胀，地球终究不能容纳下如此的高度发达的文明和人类的增长，我认为这是正常的，当然这是以后很长时间的事情。 关于有用资源的分布，这是美国做的工作，钍的全球分布，这是钾的全球分布，这是铁的分布，另外这个铁哪儿高，哪儿低都做得很清楚，那么这是钛的分布。所以整个的各个国家对月球的探测，现在做得规模越来越大，参加的国家也越来越多。月球，联合国已经明确规定，它不属于任何国家和个人，但是并没有规定说不让开发。现在实际情况是谁先利用，谁先获益，那么我想介绍一下月球探测的几个前景。 一个是能源的探测，大家知道，月球上有丰富的太阳能，因为它一天是14.5天，那么太阳没有任何遮挡，可以无限制的铺设太阳能电池板，所以这是一个非常丰富的太阳能，只要建三个太阳能发电厂，那永远有一个厂被太阳照射着。那么它的能量如何传输到地球来，这个已经解决了。但是太阳能毕竟并不是很充分的，不能够解决全人类的能源需求。那么现在呢，科学家们又转移到另外一个方面，给大家以极大的鼓舞，现在以极大的诱惑力大家去探索这么一件事情，就是月球土壤当中的氦3.假如利用氦3的话，氦3是非常好的一种核聚变的燃料，而这种燃料在地球上所有的天然气里面，所有的核武库里面可以提炼的，一共加起来有15吨左右。而月球上的储量是一百万吨到五百万吨，那么人们已经核算下来，大约全球能源的需求，就是我们现在烧那么多的石油煤、天然气、太阳能，统统加起来，大约每年需要的氦3的量是100吨。也就是说，几个汽车都可以拉完了。中国的全年的发电量大约需要8吨，美国的全年的发电量大约需要25吨。那么这样的话，从月球上把氦3运回来，那么现在已经做得很多的工作，整个的提炼过程，利用月球白天晚上的温差，然后用航天飞机运，每一次可以运13吨回来，也就是说，运一次，中国全年的能源需求已经全部解决。我们现在石油是一亿五六千万吨，煤是几百亿吨，天然气是多少亿方，那个只需要八吨，所以这是一个非常诱惑人的前景。 那么现在大家都在设计如何开采、如何运输等等，那么现在的成本核算下来，那么还是便宜的，那么它的投入产出，大约有人计算过，是250倍，当然不一定可信，我的意思就是说，月球探测总的来说，是诱惑人类的前景。 所以我想谈一下我们国家开展月球的想法，中国开展月球探测的意义，一个当然要展示我们自己的国力和科技水平，另外进一步的牢固确立中国的大国地位，扩大中国的政治影响。另外呢，也能够增强我们中华民族的自豪感和凝聚力，应该说可以成为我们中华民族伟大复兴的一个标志性的工程。另外作为世界大国和主要的航天国家，我们也应该在月球探测上有我们一席之地。另外从学术层面来讲呢，整个的航天当然也可以分成三大块，一个是卫星。大家知道，我们现在广播、电视、教育、气象、各种资源的卫星都有了。卫星的应用带动了整个的文明和科学技术和经济的发展。第二个就是载人航天，我们国家今年要实现载人航天。第三个就升空探测，就是遥远空间的探测，我们国家以月球作为起步，所以这是很重要的。另外呢，月球的资源有很大的前景。另外呢，月球的探测将是一个非常高的科技产出率的这样一项事业，另外在军事上也是很有意义的。另外我们国家对月球的探测，要有非常有限的目标，因为毕竟我们还是一个发展中国家，我们的科学技术还并不是很发达的，所以要重点突出，要有很高的起点，要很有我们自己的特色。另外要循序渐进，持续发展。 那么我们国家经过很长时间的论证，大概提出了这样一个看法：就是我们国家的月球探测近期的首选目标，我们定的是2002到2005年，为月球环绕的轨道器。那么2005一直到2020年左右，我们实施不载人的月球探测，这个大概一共分为三期工程，叫“绕、落、回”。“绕”就是发射第一个月球探测器，环绕月球，对月球进行全球性整体性的探测。第二呢，我们要实现软着陆和月球车在月球表面的巡视探测，这就是派机器人要到月球上做工作。第三个阶段呢，就是我们不仅要实现软着陆和月球车的探测，而且要同时取样返回地球，所以叫“绕、落、回”三个阶段。 所以我想很快结束我的介绍了，应该说我们国家月球探测的科学目标，在科学和技术上应该是已经成熟的，从技术上看也是可行的。“嫦娥一号”工程的实现，将使得我国在空间科学与技术领域获得突破性、创新性的进展，“嫦娥一号”工程是一项投资非常有限、风险极小，但是影响深远的一个国家的战略工程。我相信我们中国一定能够实现飞向月球的梦想，我也相信，我们也会把自己的旗帜插到月球上。我坚信，我希望有更多的年轻人，能参加到这样一项事业当中，我们共同来实现我们中华民族的一个梦想，我们要飞上月球，要实现我们登上月球的目标，来实现我们的永远的月球梦。也显示了我们国家作为一个航天的大国，作为一个中华民族的国家，应该对人类做出它应有的贡献。谢谢大家，我就介绍到这儿。
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