月球作为与地球关系最为密切的星球,千百年来,人类一直没有停止对它的探索和研究。2010年10月,中国探月再度出征,“嫦娥二号”已经整装待发。探月工程多年的研究成果如何,究竟可以为人类带来什么?本网特与北京大学空间技术与科学学院教授焦维新进行连线,焦维新表示,探月应该注重科技目标的宣传。
主持人:对于探月这一浩大的工程而言,你觉得怎么能够吸引公众还有青少年更加积极广泛的参与?
焦维新:这也是探月宣传的一个基本问题,在这个问题上,包括我们整个探月的过程,媒体在报道方面,有些忽略。其实吴伟人先生谈的那些内容,主要是工程目标,没有涉及到科学目标。我们国家探月的时候,制定了4个大的科学目标,比如说对月球进行三维成像、探测多种月球资源、月球环境等等。但这四个大的方面还是比较笼统的。
我们国家对科学目标宣传的少,特别是实现这些工程目标达到什么样的科学目的呢?这方面谈的也不多。所以,在宣传方面对月球探测它的科学目标或者是整体的意义,应当是做一些深化的宣传,以便使老百姓更加关注。
科学目标最好用通俗的语言进行解读。我是这样理解的,航天事业发射的各式各样的航天器,有各式各样的用途,从航天事业来讲,一些应用卫星可以看到经济效益。我也遇到一些人问我,探月肯定要花很多钱,但是我们究竟能达到什么样的目的呢?我们会有什么样的经济回报呢?这个问题的本身就说明对航天事业还不是理解得很全面。
因为就航天事业而言,我们可能发射一些应用卫星、通讯卫星,那么就可以转播电视甚至可以输出频道,可以有经济效益。气象卫星可以减灾防灾,可以减少我们国民经济的损失,在某种意义上来讲也会带来巨大的效益,包括我们的遥感卫星等等。但是有些卫星不能直接说我发了这颗卫星就可以挣多少钱,有多少经济回报,不仅仅能用它来衡量,我们主要是扩大人类的知识面,教育广大的民众,广大的青年,激发青年探索大自然的热情、决心,我们应当从人类获得更多的科学知识,激励和教育青年一代,从这个角度来论述。青年热爱科学了,努力学习了,将来就可能为祖国做出更好的贡献。
我们教育的投资,这也是一种投入,从表面上是没有回报的,但实际上这个回报是无比巨大的,难以用钱来衡量。如果我们一代人比一代人获得更多的知识、更好的教育,那我们国家才有发展,才有美好的未来。我觉得可以在我们对外宣传的四个方面再细化一些。
主持人:那么在您看来探月的科学目标都有哪些呢?
焦维新:科学目标概括来讲,第一个方面是通过对月球探测,了解地月系统形成和演变的历史,月球是我们地球最近的一个邻居,但是地球由于有人类活动和生命活动,起源和演变的历史我们已经很难找到。但是月球上没有人类活动,另外也没有水,也没有空气,所以它一直很好地保留它形成和演变时的风貌,包括它受撞击的历史。所以,我们通过对月球的探测,可以了解它的历史演变,以及每一步接受撞击的情况、表面变化的情况。从某种意义上,月球可以看成是地球历史演变甚至说内行星包括水星、金星、火星、地球的演变历史,并且可以通俗地说是历史博物馆,我们探测月球可以看成是研究这样一个历史考古的活动,保留得非常好,比如哪些月坑是几十亿年前撞击形成的,哪些月坑是近代形成的,这些都完整保留着,而且可以了解在哪一个历史阶段撞击比较严重等等。所以,我们可以通过这些信息进一步了解地球的演变历史是怎么样的,这些东西在地球上是没法找到的,到现在人类只能从地球辨别出2、3百个月陨石坑,表面的情况跟当初已经相差很大,但月球保留的很好。从这个角度来看研究月球其实也是在了解地球的历史。既然人生长在地球上,我们对地球是怎么演变过来的,需要通过月球的探测,来填补这样的知识。
同时还涉及到月球本身如何形成,我们也听说过月球形成有几大学说,其中一个有代表性的是所谓撞击学说等等。究竟这些学说有没有根据?从理论上来讲谁可能都完全不能说服谁,那就找证据。
比如说撞击学说认为在地球刚刚形成的时候,地球受到一个火星大小的天体撞击很多碎片,这些碎片又凝结在一起形成了当年的月球。但是不是这样的情况,就要了解月球的构成,月球的构成有什么特点。如果真是地球撞击出来,绝大部分属于地球的物质,同时还有一部分应该是属于外来天体的物质,我们要了解还有哪些物质、哪些元素是地球上也没有的,这些元素在月球占多大比例,这样才能有一个观测数据证据。
包括比如最近也有一些新的发现,认为月球岩石里边是含有水的,可能就是对撞击学说的一种挑战,不断有新的观测数据可以进一步了解到底月球怎么样形成,除了这些研究还得比较细致、全面的了解月球表面的构成、内部结构,这是进一步证实。
这是第二方面。
第三方面,跟第二方面有关系,但是着眼点不同,比如月球到底有些什么样的矿物资源,这方面应当说“嫦娥一号”的时候谈的比较多,里面含有氦3等等。现在人类这方面的知识不是很全面,仅仅根据阿波罗飞船和苏联飞船取回来的样品就判断月球的元素成分、矿物成分,未免有点太粗糙了。所以,对这个问题应当是细致分析研究,人类对地球进行了那么长时间的探索,但是我们可能在有些地方还会发现新的矿物资源等等。所以,人类直接生活在地球上,有那么多的地面判断技术我们还没有认识全面,对于月球仅靠派几个卫星取回几百个样品就把这个问题搞清楚了?这是不可能的事情。
可能有些资源未来人类探索月球是有用的,比如矿物资源、水资源等等。这几年虽然有些重大的发现,但不是很确切。比如去年美国撞击月球的时候,认为陨石坑里,判断结果至少含有12桶水,但是一直到现在也没正式公布结果,说明对这个问题争议很大。后来印度的卫星在北极的陨石坑里也发现大量的水,但毕竟是遥感测量,还要有待于验证。
主持人:你刚刚提到了现在美国和日本的一些探月,在未来各国在探月上实现合作的可行性有多大?
焦维新:以后合作会越来越深入,越来越广泛,现在其实已经有很多合作,比如印度的卫星搭载了欧空局和美国好多仪器。以后会逐渐建立起国际探月网,比如你这个国家发射一个着陆装置,落在月球表面,对月球表面、月球内部进行探测,各国都要发射,多国发射,可能相当于在月球表面构成一个观测链,这样大家数据共享,以后越来越需要广泛的合作。其实我们国家也需要这样的合作,因为我们国家有我们自己的优势,也有我们自己的不足。
主持人:像国际空间站这种合作模式有没有可能在探月计划中实现?
焦维新:有可能。比如像印度跟美国、欧洲空间局,未来也可能要跟俄罗斯合作,联合发射月球车,甚至他们也说要搞载人登月,跟俄罗斯合作,当然这都是酝酿中,没有制定出最后的计划。
主持人:未来关于探月包括深空探索是像现在这样我们各自做各自的还是走向国际大合作?
焦维新:我认为国际合作会越来越多,因为探索太空是人类共同的一个事业,哪个国家都不可能单独去完成。只有大家合作起来,取长补短,资金上集中起来,有效载荷等等,优势互补,这样才能在短的时间内取得更大的科学成就。
主持人:在未来整个人类的探月工程或者探月计划中还应该再增加哪些内容呢?
焦维新:国际合作一是要研制新型的更高级的探测仪器,现在人类围绕月球转起来已经不是什么难题了,许多国家都试验。但是能不能有什么更好的科学发挥,取决于你这个仪器的性能。所以,各个国家应当联合起来研制新的仪器。
第二方面,在开始展开登月之前,应该多派一些月球车或者着陆器,对一些非常敏感、感兴趣的地方进行实地探测。因为遥感探测毕竟有些不确定性,比如美国说探测到某些地方有水,实际上直接探的是有氢,但有氢不一定有水,所以还得派高级的机器人去实际探测。今后这方面的工作应当更加强一些。派大量的机器人上去,而且面更宽一些,比如南极和北极的陨石坑里面,还有月球背面的一些感兴趣的区域,这都是我们探测的盲点,或者说是弱的地方。因为你要研究全球的结构,不能向着地球那一面,只是在赤道地区或者低位地区,这是不能了解全面的,不能了解月球的全貌。
所以,在人上去以前,环月卫星主要是在于要有更好的先进的仪器。第二就是大量的机器人,全方位、多点分布,对月球的表面以及它的内部结构进行深入的探测。在这个基础上人去的话,应当说机器人办不到的事情,才能需要人去做,将来要建立月球基地,没有人上去是不行的。
其实要做的很多,需要用的经费也很多,哪个国家都承受不起,只有进行广泛的国际合作,人类在这个方面的探索才能有更大的突破。
主持人:中国当前的航天能力,我国的探月计划在实现了三步走,嫦娥一、二号这三个工程之后,我们还可以做出哪些改进?
焦维新:其实咱们名称叫“绕、落、回”,但实际上绕这个词不那么确切,应该是环月探测,走了也是绕。环月探测,放一颗卫星就完了,得到什么结果了?照相机的分辨率是120米,相对还是比较粗糙,应当在这个基础上研制更尖端的仪器,再进行环月探测。环月探测毕竟是一个最基本的探测方法,因为它能够对月球的全貌概况进行了解。
着陆探测包括月球车上去也只能在月球一个小的范围,一步一步是一个基础。在环月探测的基础上选择最有意义的地区落地进行实地探测。取样更是这样,机器人在多个点上进行探测以后,觉得有些内容必须把样品带到地球进行详细的分析,我们才能得到更深的科学返回。都是前期为后一步打下基础,但是每一步就放一颗卫星就算完事,跟我们要达到的科学目标相差很远。所以,今后要探测,绕、落、回应该是不断重复的进行。
这个基础上,等到我们的技术实力、经济实力达到一定程度再搞载人登月。
主持人:现在我看到前两天在一个会议上说我们可能在2025年实现载人登月这样一个设想,您觉得载人登月应该是在前还是更全面的绕落回这样的步骤之后再进行?
焦维新:这是不矛盾的。假如制定了载人登月的目标,因为载人登月这个重大的工程需要准备的事情很多,不能万事俱备以后才能制定方针,可以早点制定方针,为这个计划做准备。为了这个计划做准备就包括了比如研制大型的火箭,研制登月的飞船,同时在什么地方登陆,登陆以后干什么,准备工作就包括了发射环月的卫星,发射机器人需要返回,这些东西其实也在为载人登月做准备。