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这是广州日报·新花城客户端全新改版的《晚读》。每周五与你见面的是科学栏目。在这个栏目,我们为大家科普人类最新的科学探索,以及包罗万象的科学知识。


与昨晚的《月伴诗窗》不同,我们迟迟battle不出一个栏目名。但没关系,我们对自己的要求就是,你只要知道我们讲的都是科学就行。



我们抬头邂逅的月亮,是1.28秒前的。


这是因为地球与月亮之间相隔38.44万公里。中学物理知识告诉我们,一道光走完这段距离需要1.28秒。


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在广州,今晚可以欣赏到“彩云追月”。广州日报·新花城记者 杨耀烨 摄


但月球已经是地球最近的邻居。从“嫦娥奔月”的神话传说,到“欲上青天揽明月”“愿逐月华流照君”的诗词歌赋,千年以来的浪漫向往,正逐步成为现实


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资料图:广州日报·新花城记者 苏俊杰 摄


自2004年我国首个月球探测工程立项以来,中国探月工程走过了19年。在圆满完成“绕、落、回”三步走战略后,我国探月工程四期正奋步疾行。在三步走战略基础上,中国将在月球南极建设国际月球科研站。


探月,对普罗大众而言似乎是高高在上、冷僻专业的科考。我们对月亮的独有情愫暂且不谈,摆在我们面前的是极具现实考量的问题:为什么要探索月球?近距离了解这个抬头可见的神秘存在,价值几何?


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资料图:月亮与广州塔同框。广州日报·新花城记者 陈忧子 摄


01
征 途 漫 漫


探索地外星球的目的,很多人首先会想到星际移民。


不过,与地球一样诞生于约45亿年前的月球,在约20亿年前就“死”了,而地球至今还“活着”


对星球生死的判定标准,在于这一星球上是否还有大规模岩浆活动。虽然月球内部的能量已耗尽,但它还是会自转并绕着地球公转。


在月球上,没有可供人类呼吸的空气,昼夜温差有300多摄氏度,可谓环境恶劣显然,月球短期内无法成为人类宜居的星球。


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广州日报·新花城记者 陈忧子 摄


既然如此,为何月球探测会成为各国科学家和工程师的“宝藏”探索路线?


简单来说,主要有三点。


◆ 月球是地球的近邻,也是地球唯一的天然卫星。月球由此成为人类踏足宇宙的前哨站,是研究生命、太阳系和宇宙“三大起源的重要途径


◆ 月球可能蕴藏着诸如稀有金属、水冰和氦等资源,可供人类未来进行资源开发和利用。


◆ 通过探索月球,还可以了解月球的起源和演化。这些信息有助于我们理解太阳系的形成和演化,以及地球和其他行星的起源。


1969年7月20日,美国阿波罗11号载着首批“地球来客”,抵达沉寂亿万年的月球。人类有史以来第一次把脚印留在了月球表面


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美国宇航员首次登上月球。图源:“我们的太空”微信公号


1978年,时任美国总统国家安全事务顾问布热津斯基访问中国,带来了卡特总统赠予中国的一小块月岩样品


如今去北京天文馆参观,在月球-陨石展区你就可以看到一半的它。展品说明这样写道:



1978年,美国政府向我国赠送了重量仅为1克的月岩样品,其中的0.5克用于科学研究,而另外0.5克就在您的眼前。


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图源:北京天文馆


当时,43岁的天体化学家欧阳自远被急调入京,主持月岩研究。这1克月岩标本,自此也悄然走进了一个宏大的“支线剧情”——中国探月工程。


2004年1月,“嫦娥一号”探月计划正式获批。69岁的欧阳自远院士成为这项计划的首席科学家。被称为“探月铁三角”的另外两位,是75岁的嫦娥工程首任总设计师孙家栋院士,以及64岁的嫦娥工程首任总指挥栾恩杰院士。


2007年10月24日,中国第一个月球探测卫星“嫦娥一号”成功发射,中国人的奔月之旅自此开启。在“嫦娥一号”第一次成功近月制动的那一刻,欧阳自远和孙家栋紧紧拥抱在一起,两位古稀老人热泪盈眶。


图源:央视新闻


当记者采访欧阳自远时,他泪流满面地说了八个字:


绕起来了,绕起来了。


孙家栋则悄悄背过身,用手绢擦了擦眼泪。白发苍苍,泪眼婆娑。


图源:央视新闻


后来的成绩举世瞩目。中国的探月工程起步虽晚,但后劲十足。


这19年来,嫦娥一号一举实现绕月探测;嫦娥二号绘制出月球表面最好、最清晰的地形图与三维立体图;嫦娥三号的着陆器与月球车登上了月球正面,长期开展对太阳的观测及对地球环境的监测;嫦娥四号登上了神秘的月球背面;嫦娥五号在月球上取样荣归,揭示月球距今30亿年以来的演化历史。


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嫦娥五号带回地球的月壤。图源:新华社


02
雄 心 勃 勃


未来10到15年,我国要在月球上干三件大事。


首先是今年我国全面推进的探月工程四期探月工程四期最大的目标,是在月球南极建设国际月球科研站基本型。为此,规划包括了嫦娥六号、嫦娥七号和嫦娥八号任务。


嫦娥六号任务争取从月球背面采集2000克样品。国家航天局今天(9月29日)发布的最新消息是,嫦娥六号任务正按计划开展研制工作,计划于2024年前后实施发射


嫦娥七号则将在月球南极着陆,主要任务是开展飞跃探测,争取能找到水。


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月球南极可能存在水冰资源。图源:中国航天报


当前,美国、俄罗斯和印度的月球探测活动,都把重心指向月球南极,探寻可能存在的水冰。


倘若月球南极存在大量水冰,未来或可就地取水,为后续开发和利用月球资源提供能源。要知道,水资源不仅能提供饮用水和氧气,还可用作火箭燃料。相比于从重力较大的地球装载大量燃料发射火箭,在重力较小的月球就地获取能源,能更有效地进行针对火星和小行星的太空探测。


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图源:新华网


接下来是准备在2028年前后实施发射的嫦娥八号。嫦娥七号和嫦娥八号将组成月球南极科研站的基本型


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图源:央视新闻


我们要干的第二件事,是开展国际合作,基于月球南极科研站,在2035年前建成国际月球科研站

新闻上经常出现的南极科考站,你或许并不陌生。国际月球科研站,就相当于“月球版”科考站。


目前,俄罗斯、巴基斯坦、阿联酋、南非和亚太空间合作组织等已签约加入,还有十余个国家和组织在协议谈判中。中国希望与其他国家进行联合设计、联合勘察、数据共享和共同管理。


中国工程院院士、中国探月工程总设计师吴伟仁曾在多个场合表示,中国探月的科研数据,正在向全世界开放这是件“功在中国,利在人类”的大事。


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资料图:广州日报·新花城记者 苏俊杰 摄


第三件事,是以月球为主要基地,建立集数据中继、导航、遥感于一体的月球互联网


根据吴伟仁团队的设想,未来国际月球科研站要建设以月球为中心的深空互联网,负责通信、导航、遥感等多种功能。


这意味着,原本以我们所在地区为中心的空间基础设施,将变成以月球为中心、可向太阳系延伸的系统。在此基础上,以后在月球也可以看电视、使用Wi-Fi,航天员的月球生活将丰富起来。


2030年前,中国在基本完成不载人月球探测任务后,将建设月球科学研究平台,择机实施载人登月探测以及建设有人驻留的月球基地,开发月球资源。


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嫦娥五号探测器在月球表面展示国旗。图源:新华社


我国载人登月也有了一个初步方案:


◆ 采用两枚运载火箭,分别将月面着陆器和载人飞船送至地月转移轨道,飞船和着陆器在环月轨道交会对接,航天员从飞船进入月面着陆器。


◆ 之后,月面着陆器将下降着陆于月面预定区域。航天员登上月球,开展科学考察与样品采集。


◆ 完成既定任务后,航天员将乘坐着陆器,上升至环月轨道与飞船交会对接,并携带样品乘坐飞船返回地球。


为完成这项任务,我国正在研制长征十号运载火箭、新一代载人飞船、月面着陆器和载人月球车等装备。


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我国长征十号火箭、登月舱和新一代载人飞船模型。图源:中国载人航天工程网


中国载人航天工程办公室曾公布一张令人期待的载人登月任务效果图:两名宇航员将五星红旗插入灰白的月球表面。远处,蓝色地球半掩在阒暗的宇宙中。


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中国载人登月任务效果图。图源:中国载人航天工程办公室


吴伟仁院士今年接受央视采访时自信地表示:“2030年之前,中国人的脚印肯定会踏在月球上去,这没问题的。”


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图源:央视新闻


03
众 生 渺 渺


月球是人类迈向更远深空的中转站。月球探测仅仅是我国深空探测计划的第一步发展目标。


人类为何对深空探索孜孜以求?吴伟仁院士曾在接受采访时,引用了美国天文学家卡尔·萨根的科普著作《暗淡蓝点》中的一段话:


地球悬浮在黑暗的宇宙中,太阳系散射的光线织成了漆黑背景的条纹,其中一个条纹正好与地球重合。而我们居住的地球,在其中仅是一个0.12像素的蓝点……


吴伟仁院士介绍,我国深空探测未来10到15年的规划主要分成四部分:一是月球探测;二是小行星探测或撞击;三是行星探测;四是发射重型运载火箭,将现有的火箭推力提高4倍左右,为载人登陆火星、登陆月球以及近地空间大批量运输作准备。


深空探测的未来,人类会飞出太阳系吗?欧阳自远院士给出的答案是:很难。


太阳系的半径为15-30万亿千米,长度约为3个光年。假设人类的飞行器以第三宇宙速度飞行(16.7千米/秒),也至少需要3万年以上才能飞出太阳系的边界。


1977年美国发射的旅行者1号和2号,目前距离地球约有280亿千米。这段行程,两艘太空探测器飞了46年,仍不及太阳系直径的千分之一。


简而言之,在深空探测上,人类还有很长的路要走。


宇宙浩瀚,众生渺渺“人类最终是要走向深远空间的。”吴伟仁院士说,探索深空会让人类更加懂得,要珍惜共同的家园——地球。

参考资料:


人民政协报《委员故事|中国人为什么要探月?》

科普中国《欧阳自远院士:月球已经“死亡”,我们为什么还要探月?》

共青团中央《14年前“嫦娥”飞天,两个大老爷们儿相拥而泣》

央视新闻《2030年前 实现中国载人登月》《走,上月球!》

新华社《探月探火 走向深空——中国探月工程总设计师吴伟仁展望未来中国深空探测前景》《探月工程四期的“脚步”将会抵达哪些远方?》

科技日报《神秘月球南极,藏有多少奥秘?》

光明日报《月球科研站建设指日可待》

中国探月工程官微《“成团”吗?上月亮的那种》

中国航天报《巧妙均衡,我国载人登月初步方案解读》

中国新闻网《中国探月工程首任首席科学家:下一步我们将飞往哪里?》

新京报《7年内实现载人登月,中国准备好了吗?》


广州日报媒重点实验室出品
策划/毕征

统筹/徐梅花

文/广州日报·新花城记者:林传凌、方晴

广州日报·新花城编辑:林传凌


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