“人類不僅看到今天，還要看到明天”

徐豪

“天上一輪才捧出，人間萬姓仰頭看?！?000年來，中國人對月球無限向往，創(chuàng)造了數(shù)不清的詩詞，演繹了“飛天”傳說與“奔月”神話。

1969年，美國“阿波羅11號”宇宙飛船載著3名宇航員成功登上月球，“追月”的中國人開始設(shè)想自己的登月夢想。發(fā)射中國人自己的月球探測器，成為幾代中國航天人的追求。自2004年黨中央、國務(wù)院批準(zhǔn)立項以來，探月工程先后實施了嫦娥一號、二號、三號、再入返回飛行試驗、嫦娥四號等5次任務(wù)，實現(xiàn)了“五戰(zhàn)五捷”。

月球探測工程，是我國繼人造地球衛(wèi)星、載人航天飛行取得成功之后航天事業(yè)發(fā)展的又一座里程碑，標(biāo)志著我國已經(jīng)進(jìn)入世界具有深空探測能力的國家行列。

“月球是目的地”

“月球是目的地，地球是家鄉(xiāng)?！?/p>

2013年12月，微博賬號“月球車玉兔”悄然開通，這是微博賬號的簡介?！霸虑蜍囉裢谩睂崟r播報中國第一輛月球車的登月過程，憑借“軟萌”的風(fēng)格在社交媒體時代爆紅。玉兔號是中國首輛月球車，與著陸器共同組成嫦娥三號探測器，讓本世紀(jì)以來人類離第一次“重返月球”的目標(biāo)更近了一步。

2016年7月31日，中國第一輛月球車、工作超過31個月的“玉兔號”退休，“月球車玉兔”也發(fā)布了最后一條微博：“Hi，這次真的晚安了……”這條微博收到了8萬多條評論。

2018年12月8日2時23分，探月工程嫦娥四號任務(wù)著陸器和巡視器（月球車）組合體發(fā)射升空。在嫦娥四號升空當(dāng)天，玉兔二號開通官方微博“月球車玉兔二號”。2019年1月4日，該賬號在玉兔二號順利駛抵月背當(dāng)天更新了一條微博——“看，腳印。這是我的一小步。”數(shù)萬網(wǎng)友點贊，上萬網(wǎng)友涌進(jìn)“沉睡”的嫦娥三號月球車官博留言：“快起床，娘家來人了！”

兩個爆紅的微博號，從側(cè)面反映出了公眾對探月工程的高度關(guān)注和中國航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展。月球上的這一小步，是中國探月工程的一大步。

國家航天局副局長、探月工程副總指揮吳艷華介紹，探月工程到2020年前將實現(xiàn)“繞、落、回”三步走目標(biāo)。探月工程的實施，建立了一套較為完善的深空探測基礎(chǔ)設(shè)施，繼美、歐之后建成了全球布局的深空測控網(wǎng)，培養(yǎng)造就了一支高素質(zhì)專業(yè)化的人才隊伍，積淀形成了“追逐夢想、勇于探索、協(xié)同攻堅、合作共贏”的“探月精神”。

中國航天技術(shù)雖然起步相對晚，但是發(fā)展迅速。1961年4月12日，蘇聯(lián)宇航員加加林乘坐東方一號宇宙飛船進(jìn)入太空并環(huán)繞地球一圈，成為世界上第一位太空人。1969年7月21日，美國阿波羅11號航天器成功地將阿姆斯特朗等3名宇航員送上月球。而 1970年4月25日，中國才發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”，開始探索太空時代。

1956年2月，剛剛回國僅4個月的錢學(xué)森向中共中央提出《建立中國國防航空工業(yè)的意見》時，那時，他是新中國航空事業(yè)中唯一見過火箭的人。8個月后，新中國第一個火箭、導(dǎo)彈研究院國防部第五研究院成立時，錢學(xué)森給學(xué)員們開的第一課，是“什么是火箭和導(dǎo)彈”。

1994年，我國科學(xué)家開始進(jìn)行探月活動必要性和可行性研究。2000年11月22日，中國政府首次公布的航天白皮書《中國的航天》，明確了近期發(fā)展目標(biāo)中包括“開展以月球探測為主的深空探測的預(yù)先研究”。此后，中國月球探測工程夢想開啟。

填補中國在月球探測領(lǐng)域空白

2004年1月23日，我國月球探測工程全面啟動，并命名為“嫦娥工程”?！版隙鸸こ獭笔且粋€完整系列的月球探測工程，其中以“無人月球探測”“載人登月”和“建立月球基地”三個階段組成。

此前2001年，由原國家國防科工委組織中國科學(xué)院、中國航天科技集團(tuán)、原總裝備部等單位正式啟動月球探測工程的相關(guān)論證工作。根據(jù)我國當(dāng)時的科技水平，中國航天科技集團(tuán)五院充分利用應(yīng)用衛(wèi)星研制成功的經(jīng)驗和成果，最大限度地采用經(jīng)過飛行試驗檢驗的衛(wèi)星平臺及相關(guān)分系統(tǒng)的硬件和軟件，通過兩年多艱苦會戰(zhàn)，設(shè)計出結(jié)合了東方紅三號衛(wèi)星平臺與中國資源衛(wèi)星特點，又具備多項新技術(shù)的嫦娥一號衛(wèi)星方案，并順利完成了奔月、探月的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。

作為“繞、落、回”三步走的第一步，首期繞月工程就是研制和發(fā)射探月衛(wèi)星嫦娥一號。

在中國科學(xué)院院士葉培建帶領(lǐng)下，中國航天科技集團(tuán)五院平均年齡只有30多歲的嫦娥研制團(tuán)隊充分利用現(xiàn)有衛(wèi)星研制成果，同時針對月球探測衛(wèi)星新特點，僅用3年先后攻克了軌道設(shè)計、月食問題等一系列技術(shù)難題，把進(jìn)軍深空探測的主動權(quán)牢牢掌握在自己手中。

2007年10月24日，嫦娥一號衛(wèi)星成功發(fā)射。2008年7月1日，嫦娥一號完成了全月球影像數(shù)據(jù)的獲??；2008年10月24日，它實現(xiàn)了在軌一年壽命，完成了各項任務(wù)。此后，又用嫦娥一號開展了變軌等10余項驗證試驗。為了給探月二期工程“探路”，積累落月過程控制和軌道測定方面的經(jīng)驗，嫦娥一號于2009年3月1日受控撞擊了月球豐富海區(qū)域，成功完成硬著陸，為“繞月探測”任務(wù)畫上了一個圓滿的句號，標(biāo)志著我國已經(jīng)進(jìn)入世界具有深空探測能力的國家行列。

中國月球探測工程首任首席科學(xué)家歐陽自遠(yuǎn)回憶，1978年，美國總統(tǒng)卡特的總統(tǒng)國家安全事務(wù)助理布熱津斯基訪華時，向中國贈送了一件特殊的禮物——一塊小指尖大小的月球巖石樣品。樣品鑄在一個有機玻璃盒內(nèi)，從外面看起來很大，其實只有1克的重量。有關(guān)部門很快找到了他。

“我們將這1克月球巖石切成兩塊，一塊保存起來，一塊用來研究。美國人贈送月巖樣品，其實也是在探測我們的測試能力和研究水平，雖然這話沒有明說。但后來的事實證明，我們的研究結(jié)果還是讓美國人很信服?！睔W陽自遠(yuǎn)說，就是在這樣的“壓力和動力”下，中國開始了自己的探月計劃。

歐陽自遠(yuǎn)介紹，嫦娥一號擔(dān)負(fù)的是“4+5行動”任務(wù)——完成4項科學(xué)任務(wù)：拍攝三維立體月球地形圖，探測月球上特殊元素的分布，評估月壤厚度和氦-3的儲量，摸清距離地球40萬公里的空間環(huán)境；實現(xiàn)5項工程目標(biāo)：研制和發(fā)射中國第一顆探月衛(wèi)星，初步掌握繞月探測基本技術(shù)，開展首次月球科學(xué)探測，初步構(gòu)建月球探測航天工程系統(tǒng)，為月球探測后續(xù)工程積累經(jīng)驗。

最后，嫦娥一號圓滿完成任務(wù)。嫦娥一號累計飛行494天，其中環(huán)月482天，比原計劃多飛117天；飛行期間經(jīng)歷3次月食；傳回1.37TB有效科學(xué)探測數(shù)據(jù)；獲取了全月球影像圖、月表化學(xué)元素分布、月表礦物含量、月壤分布和近月空間環(huán)境等一批科學(xué)研究成果，填補了中國在月球探測領(lǐng)域的空白。

在攀登科技高峰征程中刷新中國高度

作為探月工程二期先導(dǎo)星，嫦娥二號衛(wèi)星試驗探月工程二期部分關(guān)鍵技術(shù)，深化月球科學(xué)探測。研制團(tuán)隊歷經(jīng)了近3年的艱苦鏖戰(zhàn)，無數(shù)次的計算、論證、推演……一個個技術(shù)難題終于逐一攻破。

2010年10月1日，嫦娥二號發(fā)射成功，衛(wèi)星軌道設(shè)計、導(dǎo)航控制、微小相機視頻成像等各項技術(shù)均得到驗證。在半年設(shè)計壽命周期，嫦娥二號全面實現(xiàn)了六大工程目標(biāo)和4項科學(xué)探測任務(wù)，獲取了一批重要科學(xué)數(shù)據(jù)；2012年4月，嫦娥二號圓滿完成在日—地拉格朗日L2點一個完整周期的飛行探測，成功繞飛L2點，進(jìn)入轉(zhuǎn)移軌道飛行；2012年12月13日，嫦娥二號與國際編號為4179的圖塔蒂斯小行星由遠(yuǎn)及近“擦肩而過”，最近交會距離不到1公里，首次實現(xiàn)了我國對小行星的飛躍探測，成為我國第一個行星際探測器；而后，嫦娥二號飛至1億公里以外，對我國深空探測能力進(jìn)行了驗證。

嫦娥二號是嫦娥三號先導(dǎo)星，先驗證了一部分關(guān)鍵技術(shù)，又對預(yù)選的降落區(qū)域進(jìn)行了探測。隨后由2013年12月2日凌晨1：30發(fā)射的嫦娥三號實現(xiàn)了月球軟著陸，這也是我國航天器首次降落在地球以外的天體。與嫦娥一號、二號相比，嫦娥三號探測器的技術(shù)跨度大、設(shè)計約束多，結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜，新技術(shù)、新產(chǎn)品達(dá)到80%。

嫦娥一號、二號實現(xiàn)了“繞月”，嫦娥三號的任務(wù)是“落月”，我國第一輛月球車“玉兔”號也誕生于此次任務(wù)。

作為第二期“落”階段，探測器要首先完好無損地降落在月球上，之后才能載人上去。探月飛船一般是主飛船繞著月球飛，然后探測器降落到月球表面。探測完成后，探測器要么留在月球要么回到繞月的飛船上。這個階段要開展“軟著陸”和月球表面的勘察?！败洝钡囊馑际莿e一頭撞上去，機器要完好；月球勘察則要能接收地球的遙控。因為月球離地球很遠(yuǎn)，無線電指揮信號要很長時間才能傳達(dá)和反饋，這對超遠(yuǎn)距離通信的技術(shù)以及月球車自動運行和應(yīng)對突發(fā)情況的程序研發(fā)也提出了很高的要求。

面對技術(shù)新、難度大、系統(tǒng)復(fù)雜等風(fēng)險帶來的巨大考驗和一道道難關(guān)。2013年12月14日，嫦娥三號探測器成功落月，實現(xiàn)我國航天器首次地外天體軟著陸，并開展巡視勘察和科學(xué)探測。嫦娥三號任務(wù)圓滿成功，為我國航天事業(yè)發(fā)展樹立了新的里程碑，在人類攀登科技高峰征程中刷新了中國高度。

“其實發(fā)射、近月制動、變軌這些階段和后面的月球降落比較起來，月球降落更為關(guān)鍵，從15公里開始下降，要在短短的幾百秒之內(nèi)安全降落到月面預(yù)選著陸區(qū)，這對我們來說是一個全新的，也是一個最重要的考驗?！敝袊こ淘涸菏俊⒅袊皆鹿こ炭傇O(shè)計師吳偉仁說。

這方面的難度在哪兒呢？吳偉仁說，因為月球的表面是未知的，我們不知道它會準(zhǔn)確降落在什么地方，盡管采取了很多措施，包括考慮到在月球沒有大氣，采用火箭進(jìn)行反推，靠發(fā)動機實現(xiàn)反推，然后再逐步減速。同時為了測定著陸器的高度、速度，又研制了新的激光測距、微波測速測距雷達(dá)，采取多種措施精確測量它的距離和速度。但風(fēng)險還是比較大，因為那里月石、月坑很多，可能碰到石頭，也可能碰到一個壕溝，這些情況都可能存在。

安全降落以后，還有一個很重要的環(huán)節(jié)就是月球車從著陸器上要分離、釋放、解鎖、轉(zhuǎn)移到架艙上來，就是我們一般俗稱的梯子。從梯子上降落下來到月面，月球車才走下來。走下來也和地形有關(guān)系，比如降落下去后，周圍比較平坦，那可能走下來比較容易一點。如果梯子旁邊有什么障礙物，可能難度就比較大。

嫦娥三號探測器成功發(fā)射并實現(xiàn)落月開展月面巡視勘察，獲得大量工程和科學(xué)數(shù)據(jù)。嫦娥三號著陸器還創(chuàng)造出迄今月球表面工作時間最長人造航天器的紀(jì)錄。

完成世界首次月球背面軟著陸和巡視探測

2014年11月1日清晨，為嫦娥五號探路的再入返回試驗器“嫦娥5T”按既定方案平安著陸。作為探月工程三部曲中“回”的這部重頭戲，在探月工程三期采樣返回任務(wù)中，最終攜帶樣品返回地球的返回器對任務(wù)的成敗至關(guān)重要，我國此前尚沒有地球軌道以外的航天器完成過再入大氣層的返回、著陸與回收經(jīng)歷。

研制團(tuán)隊對嫦娥五號任務(wù)所需的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究，提出了“先行開展一次飛行試驗，驗證高速再入返回飛行的可行性”的思路，飛行試驗器孕育而生，擔(dān)當(dāng)起嫦娥五號“探路先鋒”的重任，提前掃清技術(shù)障礙。

月球返回器的再入返回與近地航天器再入返回相比，具有再入速度高、航程長、熱環(huán)境復(fù)雜等特點。研制團(tuán)隊突破了軌道設(shè)計和控制技術(shù)、氣動技術(shù)、熱防護(hù)技術(shù)、再入導(dǎo)航與控制技術(shù)等6項關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了中國航天器首次以第二宇宙速度返回地球，為確保嫦娥五號任務(wù)順利實施和探月工程持續(xù)推進(jìn)奠定了堅實基礎(chǔ)。

吳艷華介紹，2019年年底，嫦娥五號工程將實施，屆時，我國將全面完成探月工程“繞、落、回”三期任務(wù)。未來，中國探月工程嫦娥六號、七號、八號已經(jīng)在規(guī)劃中。國家航天局正組織國內(nèi)專家論證探月工程后續(xù)規(guī)劃，基本明確還有三次任務(wù)。

嫦娥六號計劃在月球南極進(jìn)行采樣返回，具體在月背還是正面，要根據(jù)嫦娥五號的采樣情況確定。嫦娥七號計劃著陸月球南極，進(jìn)行一次對月球地形地貌、物質(zhì)成分、空間環(huán)境綜合探測。嫦娥八號除了繼續(xù)進(jìn)行科學(xué)探測試驗外，還要進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)的月面試驗。

中國、美國、俄羅斯和歐洲等當(dāng)前都在論證，是否在月球建立一個科研基地或科研站，例如采用3D打印技術(shù)，利用月壤建房子等?！拔覀円ㄟ^嫦娥八號驗證部分技術(shù)，為各國共同構(gòu)建月球科研基地做一些前期探索?！眳瞧G華說。

2018年12月8日成功發(fā)射的嫦娥四號探測器，目前已經(jīng)取得圓滿成功。1月3日，嫦娥四號成功落月后，實現(xiàn)兩器分離、玉兔二號巡視器月面行走，傳回世界第一張近距離拍攝月背影像圖，完成世界首次月球背面軟著陸和巡視探測。1月11日，嫦娥四號著陸器與玉兔二號巡視器在“鵲橋”中繼星支持下完成互拍，科學(xué)實驗項目順利開展。

吳偉仁介紹，嫦娥四號工程開始轉(zhuǎn)入科學(xué)探索階段，未來主要有三大類科學(xué)探索任務(wù)。首先是關(guān)于著陸區(qū)的地形地貌研究。過去，各國都是通過遙感技術(shù)在100公里甚至幾百公里軌道上，探測月背大概的地形地貌，嫦娥四號將“身臨其境”近距離探測。同時，通過玉兔二號的月球行走，我們將獲得月背第一張地質(zhì)剖面圖，探測深度達(dá)100米至200米，為研究月背地質(zhì)及月球年齡提供一手信息。第二類探測任務(wù)是關(guān)于月球周圍的空間環(huán)境，包括宇宙輻射、太陽輻射、太陽耀斑的爆發(fā)對月球空間的影響等。第三類探測任務(wù)主要是研究月球的物質(zhì)成分，多臺科學(xué)載荷將對月背物質(zhì)成分進(jìn)行初步探測。

“這些成果對于人類來說都是第一次，相信會在國內(nèi)外產(chǎn)生重大影響?！眳莻ト收f。

人類為什么要探索月球？

早在30億年前，月亮就已經(jīng)死了，如今的月球只是一塊會自轉(zhuǎn)并繞著地球公轉(zhuǎn)的“大石頭”，人類為什么還要花大力氣去探測呢？

歐陽自遠(yuǎn)曾在接受《人民日報》采訪時這樣表示，在技術(shù)發(fā)展層面，人類探月活動特別是美國阿波羅計劃產(chǎn)生了強大的推動力，帶動了上世紀(jì)六七十年代世界高新技術(shù)的發(fā)展，其影響一直延續(xù)到今天，在計算機、通信、醫(yī)療衛(wèi)生等各個領(lǐng)域都發(fā)揮了巨大作用?，F(xiàn)在又掀起人類重返月球的高潮，仍然是因為月球有幾個問題非常重要，值得去探索。

“月球有豐富的能源，這個是全球共識?！睔W陽自遠(yuǎn)說，比如太陽能，月球上的白天接近半個月，月球表面是真空，沒有任何遮擋，可以無限制地鋪設(shè)各種太陽能電池板，如果月球上的太陽能轉(zhuǎn)變成電能以后輸送到地球，將是巨大的能源。另外一種能源是氦3，石油、煤、天然氣等終究要耗光，月球上氦3的資源量據(jù)初步估算超過100萬噸，如果利用，至少可以解決全人類能源需求一萬年以上。月球的礦產(chǎn)資源也極其豐富。另外，月球上的環(huán)境雖然極其惡劣，但是這些極端環(huán)境正適合生物制品和新材料的生產(chǎn)。

“探測月球上的水，也是很時髦的一件事情。雖然月球白天太陽一出來100多攝氏度，根本不可能有水，但有一些地方永遠(yuǎn)照不著太陽，這些永久陰影區(qū)里可能含有水，國際上探月活動通過撞月最后確證月球上存在水、冰。”歐陽自遠(yuǎn)覺得，中國應(yīng)該離開地球去探測別的天體，這是科技發(fā)展的需要，也能夠帶動大量的技術(shù)突破和進(jìn)步，能培養(yǎng)出一支高素質(zhì)的航天人才隊伍。嫦娥工程是中國人脫離地球引力離開地球搖籃的第一步，月球是前往深空的第一個門檻。

通過開發(fā)復(fù)雜的探月科學(xué)技術(shù)，不僅可以帶動和促進(jìn)基礎(chǔ)科學(xué)研究和高科技的快速發(fā)展，推動多學(xué)科交叉、滲透、共同發(fā)展，還能進(jìn)一步促進(jìn)國際合作。國家航天局秘書長、新聞發(fā)言人李國平介紹，我國嫦娥四號開展了多項國際合作，其13臺載荷（科學(xué)儀器或設(shè)備）中，4臺是與德國、瑞典、荷蘭、沙特合作的。

李國平說，中國國家航天局愿意同各國航天機構(gòu)、科研院所及空間探測愛好者分享獲取的科學(xué)數(shù)據(jù)。中國的空間站正在建設(shè)，預(yù)計2022年前后建成。在中國載人航天和空間站建設(shè)中，中國先后與俄羅斯、德國、法國、歐空局等多個國家和組織開展合作。

“航天夢是中國夢的一部分。航天夢是什么？我認(rèn)為就是集成尖端技術(shù)，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)、科學(xué)技術(shù)發(fā)展。我現(xiàn)在關(guān)心的是，天上取得的成果怎么‘落地，也就是怎么和國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)更好地結(jié)合起來，發(fā)揮更大的效益?！痹沃袊皆鹿こ炭傇O(shè)計師的孫家棟表示，目前我們的航天成果非常多，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)到2020年一共要發(fā)射30余顆北斗衛(wèi)星。這么大的投資，除了安全需要，還應(yīng)該更好地服務(wù)國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展。

“航天事業(yè)的重要意義在于，讓人類不僅看到今天，還要看到明天。將來的問題，我們不能到了將來才去解決?！睂O家棟說。