▲嫦娥四号月球车外观设计构型 图片源自新华网

【庆祝改革开放40周年特别报道第 2 篇】

明月出天山,苍茫云海间。

距离地球38万公里的月球,今年又将迎接来自中国的探访。据人民网8月15日报道,今年12月,嫦娥四号即将发射,将首次实现人类探测器在月球背面软着陆和巡视勘察。这也是自2007年嫦娥一号发射之后,中国探月工程发射的第四颗探月卫星。而来自国家航天局的消息,明年,嫦娥五号也将抵达月球,并将在月面采集月岩之后返回地球。而随着月岩归来,中国探月工程“绕、落、回”的三步走发展规划,将启动一个新的纪元。国家航天局系统工程司司长李国平曾在今年9月举行的“太空探索与人类未来”主题论坛上宣布,更长远的任务是计划建设月球科研站,包括机器人探测载人月球科研站等。

从月球开始的中国深空探测,已然进入了新阶段。嫦娥一号卫星系统总设计师、总指挥以及嫦娥系列各型号卫星系统总设计师、总指挥顾问的叶培建院士告诉红星新闻,嫦娥五号计划取回2公斤的月岩做研究;深空探测的另一项重大工程——火星探测工程,计划在2020年正式发射火星探测器,预计到2021年抵达火星。按计划,探测器不光要环绕火星,还将在火星着陆,火星车将着陆火星表面进行巡航。

曾担任探月工程副总设计师、探月工程总体高级顾问的中国工程院院士姜景山经历了探月工程启动的全过程,他欣慰地说了这样一句话:“我们现在已经进入到国际深空探测的俱乐部,拥有发言权了。”

▲姜景山 赵倩 摄

为了开探月论证会,院士从医院跑了出来

姜景山院士今年已82岁高龄,和卫星、航天打了一辈子交道的他,依然毫不隐藏自己几十年来对于月亮、对于宇宙的向往。“我选择航天,就是小时候的梦想。”

从前苏联留学归国之后,姜景山毫不犹豫地投身航天领域,进入中国第一个开始研究卫星的单位。1970年,中国第一颗人造卫星“东方红一号”发射成功,使中国成为继美、苏、法、日等国家之后第五个能制造和发射人造卫星的国家。而姜景山,从1968年就参与到东方红发射的紧张工作中了。“这对我来说,就是如愿以偿。”

▲姜景山院士 图片源自中科院国家空间科学中心网站

“我们国家深空探测的起步就是从探月开始的。”姜景山告诉红星新闻。而启发了中国前期月球科学研究的,是一颗重量仅有1克的月球岩石。据新华网报道,1978年中美建交前夕,美国总统国家安全事务顾问布热津斯基访华,给中国带来卡特总统的两件礼物,其中之一就是一块1克重的月球岩石。在姜景山看来,当中国收到这1克月岩时,其实就是正式启动了月球科学的研究。“中国人不笨,中国航天也启动了,早晚我们要征服月球。”

探月这个中国梦如何从梦想变成现实的呢?姜景山回忆到,1994年,中国科学家的探月构想正式提出。科学家们都非常兴奋,中科院成立了两个探月方案小组,而中国空间技术研究院(五院)也专门成立了月球探测卫星论证组。

“当时做了一年多的论证,最后大家的结论是目前看来没有这个能力,还需要一段时间。”尽管如此,姜景山说,在90年代第一次正式提出“探月”的选项后,方案的论证就没有停止。

2000年的一天,当时已当选中国工程院院士的姜景山,正因病住院治疗。就在这时,国防科工委派了一位处长专门到医院找到他,告诉他准备要开一个会议,专门论证探月科学的任务。激动的姜景山不顾医生反对,直接从医院奔赴北京天文台参加会议。“我说不治病也要去开会,这实在太重要了。”

正是在这次会议上,姜景山和欧阳自远等多位院士一致认为,中国目前已经具备探月能力。

“必须实地去月球看看”

▲中国探月工程三步走规划 图片源自中国探月工程网站

2001年8月,国家正式下发通知,开展月球探测前期论证工作。2004年1月,经过长期准备、10年论证,被称作“嫦娥工程”中国的探月计划正式立项。孙家栋院士担任探月工程的总设计师,提出了2020年前中国月球探测工程分“绕、落、回”三个阶段的实施方案,明确了中国月球探测的发展方向、目标和路线图。

“为什么当时会定下绕、落、回的发展规划?”时任探月工程副总设计师的姜景山告诉红星新闻,之所以提出三步走的规划,是因为探月工程的最终目标是取得月球样本,进行对月球进行更深入的研究和了解。

姜景山解释说,去月球要有一个目标,去容易,但去了总要干事啊。首先要到(月球)那儿,探一探月球那边到底什么样,然后再制定进一步的目标,是下到月球上去,在月球上面取得数据,“必须把月球上有用得数据拿回来,在地球上为人类服务。”

完成这三个步骤,首先要解决怎么去的问题,探索月球什么模样。中国确定探月工程之后,我们到月球上做什么考虑得比较多。拿到1克月球岩石说明不了问题,必须实地去看看。

院士:嫦娥一号落月实际就是软着陆

2007年10月24日,中国第一颗月球探测卫星嫦娥一号在西昌卫星发射中心成功发射。2007年11月5日11点37分,嫦娥一号卫星第一次近月制动成功。在这一刻,探月工程总指挥栾恩杰、总设计师孙家栋、首席科学家欧阳自远,情不自禁地拥抱到了一起。激动万分的姜景山,也忍不住热泪盈眶。

▲长三甲火箭运载嫦娥一号升空 图片源自中国航天报

嫦娥一号卫星系统总指挥、总设计师叶培建告诉红星新闻记者,嫦娥一号有60多项自主掌握的知识产权。作为中国第一个月球探测卫星,就绕月探测水平来说,这卫星达到了当时世界的最高水平。

嫦娥一号各项任务都完成得很好,由其拍摄的月球表面数据使得中国绘制了第一张月球三维全图。当时在月球轨道用微波探测整个月面的特征,是全世界第一次完成。而使用微波探测,正是姜景山提出的建议。

甚至因为轨道设计的好,也带了足够多的燃料,后续嫦娥一号到底还要再完成什么样的后续任务就成了科学家们讨论的焦点。姜景山回忆,嫦娥一号要不要返回也成为一项讨论的内容,但因为嫦娥一号并没有携带降落伞,最后只能选择落在月球上。

姜景山回忆说,当时嫦娥一号落月是有控制地落在月球表面,不是硬撞上去的,嫦娥一号当时在月球上着陆实际就是软着陆。因为落月后不能再拍照,所以一直近到距离月面五公里嫦娥一号都还在对月拍照,“当时近到5公里拍的照片,清晰度非常高。”

嫦娥二号宁愿冒风险为后面铺路

中国科学院院士、中国空间技术研究院空间科学与深空探测首席科学家叶培建,自探月工程启动就是嫦娥一号卫星系统总指挥兼总设计师。至今,73岁的叶培建依然还是嫦娥系列各型号卫星系统的总设计师、总指挥顾问。这位直率爽朗的科学家搞了一辈子的卫星,而如今太空中飞行的一颗小行星正是以他的名字命名,称“叶培建星”。

▲叶培建和以他的名字命名的小行星证书 赵倩 摄

在被确定为探月工程卫星系统总指挥、总设计师时,叶培建还担任着中国对地观测卫星的总设计师。有四年时间里,他同时担任四个职务,既要管地球卫星,也要管探月卫星。他笑称自己“一份工资干着四倍工作”。

继嫦娥一号后,嫦娥二号在2010年成功发射。这颗原来只作为嫦娥一号备份的卫星,不仅完成了既定任务,还去到了拉格朗日L2点,探了小行星。如今已经在几千万公里以外,成为了一颗太阳系里的人造小行星。

▲嫦娥二号于2010年成功发射。图片来源:新华社

“我可以说没有我就没有嫦娥二号。”对于叶培建来说,嫦娥二号至今也是他心中的骄傲。他向红星新闻记者回忆到,在嫦娥一号发射的时候,作为备份的嫦娥二号已经装起来了。由于嫦娥一号发射非常成功,要不要发射嫦娥二号就出现了不同意见。有人提出,认为嫦娥一号成功了,嫦娥二号就别发射了,发射了还要再花火箭的经费,就浪费了。

▲叶培建院士 图片源自中国空间技术研究院网站

为了讨论这个问题,当时还召开了一个重要会议。叶培建的意见非常明确:“如果中国探月从此不走这条路,我同意不打;如果探月还要往前走,前面的路还长着呢,要做的事情多着呢,还不如多花一点钱,往前跨一步。”

嫦娥二号最终保住了,叶培建至今想起来依然会心惊。“当时不打可以省几个亿,但省了几个亿,嫦娥二号不就废了么?”

叶培建说,关于嫦娥二号的任务,在讨论时候还曾提出要飞火星。因为嫦娥二号就已经有能力到达火星。但因为当时的测控能力不够,到38万公里以外的月球可以,但到达火星,当时的测控距离跟不上。因此,嫦娥二号后来变成了探月二期工程的先导星。“很多任务都是发射之后根据能力和可能逐步加的。现在嫦娥二号会永远都围着太阳转下去,在太阳系中存在100年、1000年。”

“科学要往前走一步,都有一个冒险,保守的话创新就没有了。创新本身就是带着风险的。”对于如今仍在太空遨游的嫦娥二号,姜景山的感情也非常深。他表示,嫦娥二号是冒了一些风险的。嫦娥二号本身是创新的结果,宁愿冒风险为后面铺路。

嫦娥二号是如何变成一颗太阳系的人造小行星的?姜景山解释说,其实这是碰上的,并不在最初计划当中。后来为了验证测控能力,就让嫦娥二号“怎么远怎么跑”。没有想到,到了几千万公里的时候,还有清晰的测控数据,这是之前没有想到的。这证明了测控能力比以前大大增强了。

姜景山说,现在嫦娥二号已经跑得太远,跑出了测控范围之内,收不到信号了。当时为了月球测控,在密云建了50米天线。“之后我们要去火星的话,天线还需要再加大。”

嫦娥5号将带回不少于2公斤的月球岩石

嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥三号,从2007年到2013年六年时间相继成功发射并圆满完成各项任务。五年后的今年12月,嫦娥四号又即将发射,这将是人类首次在月球背面进行探测。

叶培建告诉红星新闻记者,嫦娥四号原本属于嫦娥三号的备份星。嫦娥三号执行的任务非常成功,实现了月球表面软着陆,“玉兔号”月球车首次在月球表面巡视。但是嫦娥三号之后,作为备份星的嫦娥四号干什么,当时在讨论的时候也有不同观点。当时,有专家认为嫦娥三号这么成功,那么嫦娥四号就没有必要冒险,在月球着陆还是落在正面保险系数更高一些。

▲嫦娥五号着陆地点(红圈处):吕姆克山脉(喻菲 摄) 图片源自新华网

“我当时提出了反对意见,嫦娥三号已经落在月球正面了,为什么四号还要在落在正面,我们搞科学探测,不应该怕失败,每一步都要有创新。”叶培建认为,如果嫦娥四号在月球背面软着陆,将会是全世界第一次,这就是创新。最终,嫦娥四号降落在月球背面的任务被确定下来。

主张嫦娥四号落在月球背面的科学家也包括姜景山。姜景山说,月球背面地形比正面更复杂,此前探测过这个区域丘陵地带比较多,而月海比较少,也就是说平坦的地方少了,软着陆当然不容易。“但是如果落在那里就地测量,就地采样分析,结果拿回来就很有意义了。”姜景山表示,传输回来的数据可以真正印证之前探测的结果。

让叶培建和姜景山都兴奋的是,明年计划发射的嫦娥五号将会首次带回月球岩石回到地球。叶培建这样说:“带回来的月球岩石,将不会少于两公斤,比当年的1克岩石多太多了,这也将是中国人自己带回来的月球土壤。”

▲明年计划发射的嫦娥五号将会首次带回月球岩石回到地球。

有了这么多第一手的月亮样品,可以让科学家做很多事情。但要让这些月球岩石回到地球,同样不简单。叶培建表示,这么一个庞大工程,最后就是为了这个罐子能回到地球。这罐子里将装进不少于2公斤的月球岩石样品,都是同一个区域的表面和深层月岩,有表取,有钻取。“美国人是靠宇航员拿回来370公斤的月岩,但机器要拿确实不那么方便。”

中国人的火星梦也许2020年就能实现

探月之后,中国人又要开始实现自己的火星梦。根据国防科工局的消息,火星探测工程,计划在2020年正式发射火星探测器,预计到2021年抵达火星。

“火星探测,中国人本来完全有能力在亚洲当第一,在印度人前面去探火星。但由于种种原因落在印度人后面了,这件事情我到现在都不服气。”叶培建坦言。他告诉红星新闻,中国火星探测工程目前设计的方案,是一次实现发射、围绕火星、落地火星、火星车走出来,这些步骤一次完成。“有的人去绕,有的人去落,我们绕、落、走放在一起。中国人将是第一个。”

在深空探测领域,叶培建希望中国人可以做到最好。据他透露,长征5号很快就能实现复飞,长5的问题解决之后,火星探测自然就近了,“到时候,我们中国自己的火星车会开出来。”

火星离太阳更远,同样的太阳光照在太阳帆板上发电就少,因此帆板需要更大。火星上没有月球上那么冷,因此可以不用月球车上使用过的同位素。火星上又很多沙尘暴,地形更复杂,因此需要行走更灵活还要防沙尘暴。说起火星车,叶培建娓娓道来,就好像看到中国的火星车已经在太空那颗深红褐色的星球上自由行走。

“没有探月,就不会去火星,去火星,就是从月球开始。”姜景山谈到火星,眼神同样变得炯炯。火星距离地球最近是5500万公里,而最远距离则是4亿公里,而目前的测控能力已经达到,去火星就不再是停留在想象中了。

“我们现在已经进入到国际深空探测的俱乐部,有发言权了。”姜景山说。至于中国人前往火星探测这个梦想何时能够实现,姜景山认为不要太着急。因为必须是在火星探测非常成功之后才有可能,而且现在我国的宇航员在太空呆的时间也还不够长。“也许,会在2050年以后吧。也许50年以后,我们也可以抵达太阳系的边缘。”

根据国家航天局系统工程司司长李国平此前披露的信息,在第一次探测火星之后,2028年左右进行火星探测的第二次任务,到达、着陆火星并采样火星上的土壤返回地球。2030年前后开展对木星系和行星系的探测……

天空中还有那么多颗闪亮的星,而中国人的深空探测之路并没有尽头。

红星新闻记者丨赵倩 北京报道

编辑丨张寻

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