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不仅是月球火星,中国要探测太阳系的星辰 [复制链接]

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演讲/欧阳自远整理/涓涓编辑/杨溪

出品

腾讯新闻×原子智库

“月球有很多资源,但是开采划不来,成本太高,带上去一瓶矿泉水都得要美元!”

12月21日,在腾讯新闻·原子智库主办、北京大学光华管理学院联合主办的“请回答:腾讯风云演讲暨经济年会”上,中国科学院院士、中国探月工程首任首席科学家欧阳自远介绍。

欧阳自远详细披露了中国雄心勃勃的太空探测计划:首先是探月大计划——包括探测车在月球背面降落、取样、返回,以及载人登月、建设月球基地;然后,年实现中国的首次火星探测,年初到达火星;再之后的十年,要飞到地外小行星、探测木星;年以后,要飞的更远——探测整个太阳系的星辰大海。

欧阳自远提到,这些太空探测的考虑是:人类需要找到第二个家园,以防地球环境不断恶化,难以承载人类繁衍和生存。“我们一定要在临近的地方找一个天体去改造,让它变成第二个地球。”

与太空探索高昂的成本相对应,欧阳自远也介绍了可能的“钱”景:中国(航天)五院预计,地月经济带每年的产值大概有十万亿美元——小行星有贵金属,开采是有价值的。并且,嫦娥一号查明,月球表面有万吨氦-3——全世界的发电大概需要吨氦-3,中国只要8吨就够了。而月球土壤里的氦-3资源,至少可以解决全人类未来一万年以上的能源需求!

此外,在月球南极,“假如设置*事基地的话,用光速武器1.3秒可立即摧毁地球空间和地球表面的各种*事设施,而且地球无法反击”。

以下是演讲全文:

中国“两个一百年”的梦想,第一个一百年很快就要到来了,国家批准了我们三项任务(年嫦娥四号,年嫦娥五号,年首次火星探测)。

探月大计划

根据整个中国月球探测的进展,第一步是无人探测,无人探月又分成三步骤:一是卫星绕着月球飞,全面性、整体性、综合性地了解月球,这是嫦娥一号和嫦娥二号已经发射完成了的;二是要落月探测,就是要落在月球上发现最关键的科学问题,进行探测,是嫦娥三号、嫦娥四号的任务;三是要取样返回地球,是嫦娥五号、嫦娥六号的任务。现在,嫦娥一二三四号都发射了,年国家批准我们发射嫦娥四号着陆到月球的背面,年我们取样返回,年中国要飞得更远,要去探测火星。

年时,我们想去探测月球的背面,嫦娥三号已经落在正面了,这次要落到月球的背面。什么叫做月球的背面呢?大家知道地球跟月球的关系,我们站在地球上看月亮时,自古以来只能看到半个月亮,背面半个月亮谁也没见过,它永远没有露出来它的真容,因为月球自己转一圈的时间是一个月,绕地球公转也是一个月,它永远以一面朝向地球。当中国宣布要到月球背面着陆时,很多人给我来信劝我不要去,说,背面都是外星人,不要去惹祸。我心里有底,绝对不会出现这样的事情。

到月球背面去有一个最大的问题,着陆器在月球背面着陆的时候是看不见的,跟地球不能通讯,因为完全隔绝,这就很困难了。月球的背面,高山起伏,地形崎岖,非常险恶。我们的着陆点位于一个撞击盆地,是40亿年前一个小天体撞击出来的,盆地直径公里,要降落在那里是非常困难的。此前,全世界着陆月球一共有20次,美国一共着陆了11次,苏联着陆了8次,而中国就是嫦娥三号着陆过一次,这次嫦娥四号选择着陆在月背,人类还从来没有过。

我们怎样解决这个问题呢?幸好多年以前法国数学家算出来,地球跟月球在某一个位置上引力是平衡的,在距离月球6.5万公里、离地球44.5万公里的地方,假如放置一个中继星的话,既可以看到月球背面也可以看到地球,借助中继星,既知道它在月球背面的工作情况,又能跟地球通讯,把地球的指令传给月球背面,把月球背面的情景反馈给地球汇报,这样一切问题都解决了。因此,首先得发一个中继星到拉格朗日2点上去。

年5月,我们发射了这个中继星,到了拉格朗日2点以后,我们要它打开天线拍张照片来。最后拍回来了月球的背面,这是我们从来没见过的另外半面月球,照片中也看到了远方宇宙中我们最美丽的家园——地球。

紧接着年12月,我们发射了嫦娥四号。嫦娥四号是一个着陆器,带着一个月球车,共同着陆到月球的背面。虽然看不到,但我们有通讯可以联络上,它行程要走五天左右。去月球背面,最大的难题是什么?飞到月球后,嫦娥四号要自动调整轨道到着陆区的上空,朝着着陆点降落下去。嫦娥三号降落时是斜着降的,因为地面平坦。但嫦娥四降落点的山势很高,比珠穆朗玛山还要高,斜着降落必然会撞得粉碎,所以我们让它垂直降落,着陆到月球背面巨大的撞击盆地的一个坑里,这个坑的深度大概12.8公里,很深的一个坑。

着陆了以后,大家可以看到月球车从着陆器上走下来,为什么月球车要拐个弯到了着陆器另外一边呢?因为着陆器和月球车要相互拍照,月球车的国旗在前面,我们可以印到邮票上向全世界公布,着陆器的国旗在另一头,月球车得绕个弯过去到那头给着陆器拍照,拍了照以后按照我们的指示,一路慢慢地完成它的任务。

到底到月球背面干什么呢?干吗非得到月球背面去?

有几件事情是人类一直想知道的,我们的宇宙,我们的银河系经常发出各种波长的特殊科学信息,我们基本上都可以收到,但是波长比较长的收不到。地球有个电离层,给我们做了很多好事,比如说无线电通信靠它,我要打电话到美国,一按就接通了。但是长波通讯,长波的各种信息被这个电离层捣乱、搅的看不清了,我们就得不到这些信息。连月球的正面,也被地球的电离层干扰了。我们只有一个办法,跑到月球背面去——月亮的正面挡住了地球的电离层——那个地方是科学家们梦寐以求的好地方,可以安安静静地获得宇宙当中各种长波的电磁波信息。所以我们必须到月球背面去,在我们的着陆器上有一个低频射电频谱仪,专门接收这种长波信息。

还有一个原因非到月球背面去不可。大家知道,在月球正面已经着陆了很多探测器,但是月球正面空间有限,月球正面大片都被玄武岩覆盖了,月球最古老的东西全部被盖住了。所以要想知道月球的整个历史,在正面只能得到40亿年到今天的全部样本和证据。就像中国的历史,从秦始皇一直到汉唐宋元明清、民国、中华人民共和国的历史我们都知道,但是秦始皇以前的夏商周、春秋战国没有详细记录,我们并不确切知道。所以,要知道月球的全部历史,只有到月球背面去,到那个40亿年前撞击的大盆地里头去探索。因为40亿年前小行星撞击后,把底下全部的石头翻出来了,更古老的信息全在那个坑里头。所以,嫦娥四号只有一个选择,要降落到那些最古老的石头里去,要把月球的历史从头到尾最完整地呈现出来。

第三,月球背面人类从来没有降落过,它的环境怎么样,它的空间怎么样,要知道这些,就非得到月球背面去不可。

嫦娥四号现在已经工作一年了,也就是说在月球上已经工作了“12天”,因为月亮的一天是地球一个月,白天半个月,晚上半个月长,漫漫长夜,零下度,冷极了,我们在它的屋子里面安了暖气,是原子能电池发热,否则电子仪器一下就崩溃了。我们一直工作地很完美,到现在,嫦娥四号还在工作,而且获得了大量人类从来没有得到过的科学数据。今年按照计划,我们要到月球上采样返回,我们选择了一个点,离阿波罗采样一千多公里以外,在那里有很多新发现,我们一定要采到那个地方的样品,准备着陆在那。着陆以后,用电铲采取土壤样品,还要打钻取样,把所有样品装回锥形返回舱里面,由月面起飞离开,因为没有那么多动力,返回舱自己回不来。幸好我们有一个飞船绕着月球飞,返回舱可以跟飞船交汇对接,整个过程完全自动的,人工没办法干预,对接后飞船会带着返回舱返回地球。我们要求它一定要降落在内蒙古四子王旗,回到四子王旗后,它会立即通知我们去接它。

等中国完成了嫦娥四号、嫦娥五号之后,就做到了:第一我们能够到月球,第二我们能够落下去,还能安全地回来,我们就有能力把中国的航天员送上月球。载人登月实现的第二个步骤,是去建设月球基地。这就是我们整个的探月大计划。但很遗憾,年我们的长征五号火箭还不能完成它的任务,所以把嫦娥五号的任务挪到年去火星之后。

要实现首次火星探测

年,我们要实现中国的首次火星探测。火星不是想什么时候去就能去的,两年零两个月有一次机会。为什么这么难呢?因为地球和火星都绕着太阳转,地球转一圈天,火星在外面转一圈天,有时候地球在太阳这边,火星在太阳那边,地球离火星最近的距离万公里,而最远的距离将近4亿公里,一定要在一个非常合适的条件下,地球发射的探测器大概要飞七个月左右才能飞到火星。

到火星主要探测什么问题呢?我们最关心的是火星有没有生命,美国关于火星的大片太多了,火星人大战地球人等等,其实这些全是科幻,是假的。所以,我们第一要探测火星究竟有没有生命活动,另外火星本身还有很多的科学问题,它的磁层、它的电离层、它的空间、它的表面是什么东西,它的内部结构,我们中国都将去探测。

探测火星我们大概准备了这样一个方案:发射一个火星的卫星绕火星飞,全面了解火星;一个着陆器着陆在火星上,走下一个着陆车,天上地上联合探测火星。我们将获得人类从来没有获得过的关于火星的一些新知识,比如火星有没有地下水,地下水怎么分布的;火星究竟有没有生命,火星的环境怎么样,火星是哪些物质构成,火星内部的结构等等。

我们大概明年发射,年初到达火星。在第一个“一百年”到来之前,我们一定要完成这个任务,来祝贺祖国第一个伟大的“一百年”。

深空探测:太阳系的星辰大海

年以后,中国还要飞得更远,我们已经向国家报告了未来的计划,我们还要探测整个太阳系。

有几个问题大家始终很难理解,第一,为什么浩瀚的太阳系里那么多天体,只有地球有生命,别的星球为什么没有?现在太阳系里,是不是有最初等的生命呢?第二,假如探测太阳系,我们就能知道地球的起源、太阳系的起源,对太阳系的了解就比较完美和系统化了。第三,地球受到了很多潜在的威胁,太阳系里有两件事情对地球造成很大威胁,特别是小天体撞地球,说不定啥时候给撞一次。

万前就有一个直径10公里大小的小天体撞上地球,导致地球整个生态系统崩溃,恐龙就是那个时候灭绝的,地球上多万个物种70%被灭绝了,我们今天不详细谈这些过程。我得到了全部的证据,那是在西藏拉萨附近,那个时候还没有喜马拉雅山,西藏还是个海洋,撞击产生的各种各样的产物都沉降在海底。后来,喜马拉雅山上升露出陆地上来,而且形成高山。修青藏公路削山头那一层可以看得清清楚楚,通过剖析知道那个时候地球变得黑暗、寒冷,植物几乎都灭绝了,恐龙的食物链中断了,所以恐龙是饿死的、冻死的,绝对不是小天体一个个砸死的。

还有一个更重要的问题,地球以外的资源、能源,能不能帮助地球上的人类社会今后持续发展、生活更幸福美满?一定会有用处的。

地球人口增加,环境恶化,生态破坏,我们很担心由于人类的错误加上自然灾害,我们的地球难以持续承载。所以,我们一定要在临近找一个天体,去改造它,让它变成第二个地球。月亮太糟糕了,没法改造,最好改造的对象是火星。所以,我们要进一步去研究火星。

另外,地球外面有将近2万个小行星,它们分布在地球外面,轨道又不一样,走起来挺乱的,搞不好又有一个跟你撞一下,很危险。现在,我们已经找到了大概1万8千多个,直径大于一公里的有个。我们中国已经选好了三个小天体作为目标,要跟它同时飞行,要降落在上面,取样返回。此外,地球除了一个大月亮以外,我们发现还有六个小月亮,它怎么来的?它会不会对地球产生威胁?我们正在想办法要探测这些小月亮。

我们还要到小行星带去取样返回。下一个十年,还要在火星上采样返回。我们还要飞得更远,要飞七年才飞到木星,它也叫“太岁星”。有句古话叫“谁敢在太岁头上动土”,我们就要去木星这个“太岁星”。它有79个“月亮”,我们要去探测木星,在79个月亮里面选了两个。一个是木卫四,可能有生命;还有一个木卫二,表面都是冰,零下度,冰上有很多裂缝,冰下面是海洋,经常有水柱喷出来,海底有火山喷发。生命的诞生只要有液态水、有能量、有构成生命的一些初始的碳氢氧氮的物质,就有可能诞生生命。所以,科学家们坚信,在木卫二的海底可能有生命。

这就是我们下一个十年准备要做的,这是我们中国的计划,做到年。现在,中国有能力飞得更远,也应该飞得更远。我们要探测整个太阳系的星辰大海,要为人类未来发展做出贡献。

太空资源开发“钱”景

我特别想提出一点,当前全世界都热衷于太空资源的开发和利用。美国前总统奥巴马曾批准了美国的商业太空发射,他还批准了一些私人公司去开发太空资源。欧洲的卢森堡制定了一个法律,保障私人企业开发太空资源的权利,也就是谁开采谁得益,这在法律上引起争议。

但目前这个趋势越来越得到人们的支持,中国也召开了首届地月空间经济高峰论坛,关系到太空资源的利用。而且,我们国家的(航天)五院宣布,这个经济带每年的产值大概有十万亿美元。这是一个很重要的发展方向。

太空的资源分成几部分,一部分是矿产资源。月球有很多资源,但是开采划不来,成本太高,带上去一瓶矿泉水都得要美元。所以,在那采的矿物,一定要非常值钱才行。月球上的水冰也没有太大开发价值。但是小行星有贵金属,开采是有价值的。还有太空的能源,能不能开发月球的旅游等等,这都是太空的资源。

现在美国已经计划年到年要抵达一个叫“灵神号”的小行星,准备开采它。这个小行星的资源价值大约是一千亿亿美元,每年的产值相当于全世界的GDP。一个小行星得到它的成分很容易,因为我们研究了一万多块天上掉下来的石头,我们完全有资料做出判断和分析。

假如说在月球上让机器人3D打印,利用月球的土壤做成太阳能发电板,在它的赤道上围一圈,宽公里,这一圈长10公里,做好这根“腰带”的话,它始终有一半被太阳照着,它所发的电在月球上利用微波或激光传输到地球,以后地球子孙万代,子孙万万代,只用月球的太阳能就足够了。

另外,嫦娥一号还干了一件对人类具有重大意义的事情。人类终极的能源,大家都公认是核聚变发电,而核聚变发电里有一种原料叫氚,地球上很少,有放射性,科学家想找氦-3替代它,而地球上没有氦-3。嫦娥一号帮助我们查明,月球表面有万吨氦-3,全世界的发电大概需要吨,中国只要8吨就够了,月球土壤里面氦-3的资源至少可以解决全人类未来一万年以上的能源需求。这是大家都公认的事情。

月球的资源、能力、环境的开发利用,支撑着人类社会永续健康幸福的发展需求。它的环境也很重要,特别是在月球南极,假如设置*事基地的话,用光速武器1.3秒可立即摧毁地球空间和地球表面的各种*事设施,而且地球无法反击。

现在有些国家就在月球上占到有利地形。原来美国和中国一样,计划大概年后载人登月,突然特朗普总统宣布年美国要载人登月,准备送一男一女登上月球,把月球作为去火星、去小行星的跳板,利用月球的环境直接奔火星,要方便多了。

通过人类的智慧和努力,能不能逐渐去改造火星,让它再现“青山绿水”,成为人类的第二个家园?也许,通过我们人类卓越的努力,将火星这个贫瘠的行星改造成一个拥有蔚蓝色天空、绿色平原、蓝色湖泊和生态环境友好的新世界,地球、火星将成为人类社会持续发展的姐妹共同体,人类社会将永远幸福美满的、持续地发展下去。科学家们有责任要规避各种灾难,为人类的未来创造更优美的、更好的环境。我们一定要为第一个“一百年”到来做贡献,要建设好一个强国,要为中华人民共和国的伟大复兴做出更大贡献,也要为人类社会的持续发展做出无愧于中华民族的伟大贡献。太空资源的开发利用将成为未来争夺主要战场,是一个非常有前景的新兴领域。

以下是精彩问答:

提问:您说到火星是最好被改造的行星,请问我们人类可以将火星改造成像地球这样适宜生存的星球吗?如果能做到,大概需要多长时间?

欧阳自远:你的问题太好了。我们现在思考的问题是,人类当前能够去改造的,我们只能在太阳系里面找。为什么?首先,如果要飞出太阳的管辖范围,到另外一个太阳的管辖范围,它也有行星。但是太遥远了,我们隔壁的那个太阳叫比邻星,离我们4个光年。从地球乘坐现在最高级的、最快的火箭,要飞过去大概要飞四万年,根本不可能。当然不能用光速飞,因为要用光速飞有一个基本要求,就是质量要接近于零。那你得瓦解,瓦解成有机分子,太重飞不了,瓦解成原子飞不了,原子核飞不了,电子就只能达到70%的光速,咱们没法实现,就算你有办法,用魔术全部变成光子飞个四年就到了,你怎么回来呢?这些我们现在都不知道。所以,我们现在考虑的范围是,在太阳系里面谁合适。

其次,地球需要一个伙伴,因为地球受到各种潜在的威胁,自然界的威胁、还有超新星,离得太近爆炸,还有太阳的爆发等等。还有地球的地震、火山活动万一都来了,这些都很难,自然灾害是一个方面。另一方面,我们人类愚蠢的行为,把地球搞的糟透了,生态环境完全破坏了,自己也不能居住。科学家设想,我们能不能在太阳系里面找一个天体去改造它,最后找来找去,月球是最糟糕的,第一太小,第二它表面一点空气都没有,是超高真空,而且月球太小了抓不住,不像地球那么大。另外,月球就是一块大石头,自己转,绕着地球转,它没有磁场,就不能保护地球,要去造一个磁场根本造不出来。第三,月球白天零上二三百度,晚上零下度,不刮风、不下雨,没有云,没有雾。你要是真到月亮上去住,在里面挖个洞,把里面完全造成地球的环境,制造氧气,一个大气压,还得把温度调整好,那多难,而且住不了几个人。虽然月球离的很近,但被放弃了。

水星靠近地球近,但快度了,永远改造不了。金星也不行。我们到西藏去,气压一低,都觉得喘不过气来,金星90多个大气压,人都得压扁了;而且热极了,温室效应很重,度,也很难改造。

科学家开过多少世界级的会议,大家一致认为,火星就在地球边上,七个月可以飞到。火星有大气,而且表面也有四季,夏天的温度在赤道附近可以达到15度左右,有时候也会出现一点液态水,但是年平均温度零下60度,冷极了。所以,火星上全是冰,南极、北极很厚的冰,能不能让冰融化变成水,能不能让火星表面温度变高?有一个办法,我们地球上严格碳排放,因为会产生温室效应。但火星可以鼓励大家碳排放,排放的越多越好,把大气密度提高,把地表温度升高,这样的话让它表面的温度达到零度以上,让南极北极的冰融化以后还有干冰,又增加了二氧化碳,使火星表面温度提高,让它一步一步出现液态水。再引种地球的低等植物,让它发芽、成长,也可以增加氧气。吸收地球的经验,慢慢改造。目前已经有一套程序了,大概有七八条的过程。大约百年左右,可以把火星从一个红色的星球变成绿色的星球,变成蓝色的星球,让它变成人类可以选择的第二个栖息地。至少,我们可以迁一半人上去,这样的话基本上能够达到地球的环境。这需要年甚至一百年以上,但人类要下决心。这样,人类就有两个栖息地了,人类太重要了。

地球上38亿年前出现了原始生命,一直慢慢演化,越来越复杂一点,以后各种物种出来了,经过了38亿年,最后万年出现了猿人,然后慢慢直立,慢慢变成智能,最后创造了五千年光辉灿烂的文明。所以对人类来说,哪怕就保护人种这个角度来说,万一毁了一个地方还保存了另一个地方可以栖息。所以科学家们全身心地就想一定要保护人类。人类是在一起的,有共同的命运,有不同的要求,未来共同幸福生活。我们一定要确保,让人类能够永续的地发展,让人类社会持续不断地越来越好,使人类未来幸福是健康。

所以,科学家们想到的在太阳系里唯一可以改造的就是火星,而且现在步骤已经定出来了。我也写了一本科普书叫《再造一个地球》。努力吧,怎么也得要改造一个,让我们有两个栖息地。是为了人类未来的设想,为人类社会确保能够持续、永续发展下去,这也是全世界科学家的责任,要为人类创造美好的未来。

(根据现场录音整理,未经作者审核,标题为编者所加)

原子智库·腾讯小满工作室出品

第期

实习运营编辑:赵家宁

本文版权归“原子智库”

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