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欧阳自远院士:中国的月球探测(二)

  下面介绍月球。地球上的人类只能看到月球面貌的一半,在人们的心目中都感到月球是非常圣洁的,月球一直伴随着地球的沧桑变化,也一直伴随着人间的各种悲欢离合。自古以来有很多的神话和无数的诗词歌赋来歌颂和赞美我们的月球,我们中国人给月球起的名字,最好听的大概有五十个,所以月球在人类的心目当中是非常高尚、圣洁,是可以寄托、可以信赖的天体。但是我要告诉大家的月球是很严酷的,这是从月球上看到我们自己的地球。

  对于月球来说,人们过去只能用肉眼看,从上世纪的1959年开始到1976年,人类一共发射了108个探测器探测月球,成功率不到一半。人类实现了六次载人登月,12名全是美国的宇航员登陆了月球,现在人类一共得到了382公斤来自月球的岩石。另外在南极的大冰盖里和一些沙漠里还找到了26块从月球掉到地球上的石头,中国的南极考察队在南极还找到了两块从火星掉到地球上来的岩石。

  当然大家一定会问,你怎么知道是月球上来的,火星上的石头怎么掉到地球上来,其实很简单,譬如别的小天体撞击月球和火星,只要它撞出来的岩石碎块的速度大于逃逸速度,就能够脱离火星或月球在太阳系中漫游,总有一些岩石碎块有机会掉到地球上,而掉到地方上别的地方找不到,只有掉到南极的冰块里,或者沙漠里才能保存而被找到。

  过去人类对月球进行了108次探测,虽然探测了那么多次,但是对月球的了解仍然是很肤浅的。(幻灯片中)红点是前苏联采样和着陆的地方,黄点是美国的软着陆的地方,绿点是阿波罗登月的位置,大概也就19个点,所以人类对于月球的认识还是很肤浅的。

  现在网上有传言说,美国阿波罗登月是假的,是在摄影棚里拍的,我可以负责任说阿波罗登月是真的,真的上去了,而且我还研究过它的样品。1978年卡特总统的安全事务顾问布热津斯基到中国访问,送给华主席两件礼品,一件是一克月球样品,一件是中华人民共和国的国旗,发射上月球后返回来的。我们组织了全国的有关力量研究,只用了半克样品研究,发表了十几篇文章,我们可以证明它是在哪采的,样品的编号,样品的物理、化学特点,样品的矿物组成和岩石结构,样品的成因等,这些都是可以证明人家真的上去了,还有半克样品提供给北京天文馆供公众观看。

  由于月球表面是超高真空,有人觉得美国国旗迎风招展不可能,但是我要解释当宇航员把旗杆插入月球表面的时候,一松手旗杆摆动,由于月球表面是超高真空,没有空气阻尼,会比较长时间振动,所以拍片子的时候旗子一直在晃动。

  阿波罗登月一共花了256亿美元,大约合现在2000多亿美元,它导致了一大批科技工业群体的诞生,带动了整个上世纪二十年的全部高新技术的发展。阿波罗产生了三千多项技术,到现在人类仍然受益不浅,投入产出比是1:14。它是一项科学工程,同时取得了巨大的经济效益,由于阿波罗的胜利,苏联在空间的霸权争夺上彻底失败了,从而影响到冷战的结束甚至苏联的解体。

  经过长期的探索人们知道了月球上是真空状态,它会有两个结果,一个是没有声音的传导,月球上谁说话也听不见,月球上是没有任何声响的;另外月球没有空气,就无法传播热量,所以照着太阳的地方是110-130℃,没有照着太阳的地区为-130℃-- —150℃。月球的表面环境极其严酷。另外我们都知道,地球有一个很标准的南北极的磁场,所以自古以来中国人发明了指南针,全世界受益匪浅。火星探测结果也没有南北极,而是众多的南北极。月球探测的结果是没有磁场,曾经有过而现在磁场消失了。大家知道,磁场的产生是有电流的流动,流动的方向反了,南北极就倒转了,地球历史上南北极经常倒转。目前,月球内部已经冷凝固化,月球里面没有带电流体的流动,因而磁场就消失了,证明月球内部是一个固体状态,就是一块大石头。任何行星包括太阳,既然有它的诞生,也必然也它的死亡和衰老。我认为这跟命过程一样。月球表面由于没有大气,砸得千疮百孔。月球上一公里以上的撞击坑就有33000多个,坑坑洼洼的,另外表面有很厚的土壤,有20-30米厚,这层土壤将能够为人类提供上万年的能源需求。

  月球上最近发现有冰,怎么会有冰呢,因为在月球上有永远照不到太阳的地方,我们称为永久阴影区。当彗星砸到月球上,彗星是冰块加尘土组成的,一砸在月球上,碎块向四处溅射,溅射到永久阴影区的碎块就永远被保存下来。但是这些水毫无用处,你要跑到-150度的地方,把土都刮起来,冰的含量才0.3%左右,要加温,变成水蒸气,然后再收集冷却成蒸馏水,再运出来,这个成本极其昂贵,还不如自己带水,带一公斤的水上去大概得2万美元的成本。

  另外月球上没有任何有机化合物和生命迹象。月球的内部结构很像我们的地球,有月壳、月幔和月核,也像一个鸡蛋,有蛋壳、蛋白和蛋黄。因为月球形成以来很快就冷却了,里面的东西还没有调整好,所以里面有很多的瘤子,这都是月球跟地球不一样的地方。

  月球内部的能源是非常微弱的,有点像一个临死的躯壳在喘息着,因为月球内部已经没有岩浆和火山活动了,月震活动也很微弱。月球自46亿年前形成以来到31亿年是很活跃的,生命是旺盛的,到31亿年以后,月球再也没有强烈的活动了。它是一个古老的、僵死的星体,它内部的能量已经衰竭,它保留了在31亿年以前最古老的状态,不像我们的地球还有强烈的岩浆活动、火山喷发、 地震活动和板块运动这样沧海桑田。我们的地球还仍然有旺盛的生命力,但是将来也有一天会僵死下去,大约会在45亿年以后,那个时候没有火山喷发、板块运动、地震破坏,没有地震引起的海啸,地球会非常平静,但是地球的表面仍然是极其繁荣,因为地球表面所有的大气活动、生物繁演,不是地球内部控制的,而是太阳控制的。万物生长靠太阳,物种茂盛,我们人类的生活将会更美满,当然那是几十亿年以后的事情。

  在上世纪六、七十年代,月球经过18年的密集探测,其实只有两个国家,完全是为了冷战的需要和空间霸权的争夺。随着冷战的结束、苏联的解体,大家认为第一次月球探测的高潮虽然得到了很多认识,但是花钱太多,效率太低,水平不高,另外一定要提出新的探测思路和新的方案,美国把全部的精力去搞航天飞机和太空站了。1994年以后,新的月球探测的思路又开始萌芽了,很多国家提出要重返月球,包括美国、俄罗斯、日本、德国、英国、巴西、乌克兰、印度,甚至也包括中国。因为月球条约规定它不属于任何国家,但是谁先利用谁先获益。

  人们已经探测出月球蕴藏有丰富的矿产资源。月球还有极其丰富的能源,一种是太阳能,月球的一天是一个月,白天是半个月,晚上是半个月,另外没有任何云层的遮挡,太阳直射表面,你可以无限制地安装太阳能电池板,按月球的经度每120度建立一个太阳能发电厂,三个发电厂并联,永远至少有一个发电厂会被太阳照着可以发电,太阳能发电可以通过微波发射到地球来。不管怎么说,地球的人口60亿、70亿、80亿这样增长,月球的太阳能也解决不了地球人类社会持续发展的需要。

  另外一种能源是人类未来将要实现的可控核聚变发电的原料氦-3。1939年有一位美国物理学家发现了太阳燃烧的秘密,太阳之所以如此光芒万丈,长期地不懈地照耀整个太阳系,是因为我们的太阳一直在那儿产生原子核的聚变反应,就是氢的同位素氘和氚产生聚变反应生成氦-4和中子,并释放出巨大的能量,也就是巨大的氢弹持续地在爆炸。太阳一直在产生巨大的辐射,我们的地球只接受了太阳十六亿分之一的能量,给地球的万物带来了无限的温暖,我们整个的气侯活动完全被太阳操纵了,所以能量非常巨大。

  1952年美国试验成功了氢弹爆炸,大家都知道,核电站是利用原子弹的原理,不让它爆炸,要它慢慢放出能量,这就是原子能发电。氢弹既然爆炸有如此巨大的能量,也可以不让它爆炸,控制起来慢慢发电,这种氢弹试验成功以后,人们一直想实现这个梦想。人们一直想能不能在地球上做人造太阳。可控核聚变发电的梦想一直是科学家在长期持续努力的,半个多世纪以来全世界进行了很多的试验。这是中国科学院

等离子体研究所在合肥研制的人造小太阳,这个小太阳已经开始运作了。就是在几千万度、甚至上亿度的温度条件下,氢的同位素氘和氚产生聚变反应,反应生成氦-4和中子,并释放出巨大的能量。科学家用强大的磁场来约束高温的等离子体。现在国际上一些国家联合起来在法国建立核聚变反应堆,我们中国也参加了,报名费10亿美元。因为这是人类今后要走的共同道路,这是最终解决人类能源的终极办法。估计还要30年到50年以后才能实现。

  氘和氚产生聚变反应,释放出巨大的能量,但是氚是放射性同位素,不安全,反应后的产物之一是中子,环境保护和放射性防护要求很高。科学家希望用氦-3来代替氚,但是,全地球只有15吨左右的氦-3。月球表面的土壤每天接受太阳的辐射,太阳风里含有一种气体氦-3,46亿年以来不断地富集在月球土壤里。根据现在的估算,月球土壤里大约含有100-500万吨氦-3。假如这种发电能够成为现实的话,中国一年的发电量需要的氦-3约为10吨,全世界的用量100多吨,解决了全世界的能源需求。月球上的氦-3可以供人类上万年的需求。我们中国的能源每年用石油两亿吨、煤将近20亿吨,还有天然气、水电等等。根据资料,为满足人类社会的持续发展,地球的化石能源中,煤还能使用100年,石油大约60年,天然气大约50多年,所以石油、煤、天然气难以支持不值得恐慌,这是极其正常的规律,当然要保护环境,也要节约资源。我的意思是从长远来看,科学家们一定会设计出更为可信的能源,将是人类社会长期、稳定、安全、清洁的能源。现在用各种太阳能、风能等可再生能源是可以的,但难以最终解决地球人类社会持续发展的不断增长的能源需求。几十年后可控核聚变发电商业化,它将是人类社会长期、稳定、廉价和安全的能源原料,能支持地球上万年的能源需求。

  月球表面属于超高真空、没有大气活动、没有声响,月球没有磁场,地基稳定,重力场只有地球的六分之一,没有污染,是很好的科学观测基地,是研制新型材料和特殊生物制品的好场所,月球还是人类空间活动的前哨站和转运站,是登上火星的跳板。

  中国的月球探测经历了三个阶段,我们花了35年的跟踪调研,培养了一支队伍,打下了坚实基础,很多人说十年磨一剑,我们用了35年。另外用了十年艰难论证,然后花了三年半左右实施。2004年是启动年,2005年攻关年,2006年决战年,2007年是决胜年,下半年一定能发射,来实现我们民族的梦想。

  欧阳自远院士:中国的月球探测(三)

  欧阳自远院士:中国的月球探测(一)

  

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