向太陽系的星辰大海挺進
2022年01月07日
作者：歐陽自遠
出品：新浪科技《科學大家》
歐陽自遠：中國科學院院士、發展中國家科學院院士和國際宇航科學院院士，我國隕石學與天體化學領域的開創者。現任中國科學院地球化學研究所研究員，國家天文台高級顧問。
1993年以來，主要從事中國月球與深空探測的近期目標與長遠規劃的制訂，設計我國首次月球探測的科學目標與載荷配置和第二、三期月球探測的方案與科學目標，是中國探月工程的首任首席科學家，現為月球探測領導小組高級顧問。
歐陽自遠院士長期從事隕石學、月球科學、地球與行星科學研究60多年，成果獲國家科學大會獎、國家自然科學獎和科技進步獎多項、貴州省最高科學技術獎，中科院自然科學一等獎和科技進步一等獎、工信部科技進步特等獎、國家科技進步特等獎等。
（內容整理自墨子沙龍「向太陽系的星辰大海挺進」活動）
謝謝主持人的介紹，感謝墨子沙龍的邀請，很榮幸能參加墨子沙龍的活動。我今天要講的題目是向太陽系的星辰大海挺進。
大家看到這個題目可能覺得不對，我們現在總是說要向宇宙進軍，要揭開宇宙的奧秘，要進行星際的探測，但我還要是老老實實地說，現在人類的能力和水平只能向太陽系的星辰大海挺進。我大約分五部分，來介紹這裏面的內容。
前言
人類自古以來深受神權影響，當時在歐洲最流行的地心學說，說的是所有的天體都圍繞著地球轉。太陽是繞著地球轉東出西落，整個宇宙都是繞著地球轉，地球是中心，這也符合上帝創世的傳說。
1543年，哥白尼提出了日心學說，即太陽系的這些行星，都受太陽控制，一方面自轉，一方面繞著太陽公轉。這是一個革命性的發現，也帶來了科學的蓬勃發展，讓我們從此對整個太陽系的認識走向了一條正確的道路。
日心說被證實後，大家就要研究整個宇宙尺寸、曆史等。從哥白尼以來的500來年，經過科學家們的不懈的努力，我們認為宇宙在大約138億年前有一次大爆炸，形成了千千萬萬個星系，而現在宇宙可見的半徑大概有460億光年。
宇宙的年齡大約138億年，宇宙大爆炸形成了千千萬萬個星系。宇宙可見半徑為460億光年。宇宙是所有時間、空間與其包含的內容物構成的統一體。
宇宙形成了千千萬個星系，我們居住的星系叫銀河系，中國古代叫天河。銀河系只是宇宙千千萬個星系當中的一個，直徑大約有十萬光年，也是非常龐大而浩瀚的。
一條天河上面有很多星星，「天上的星星亮晶晶」。因為天上的星星自己可以發光，所以才能被看到。銀河系裏有那麼多星星，我們的太陽是千千萬個星星當中的一個，現在已經知道銀河系裏大概有2000億個「太陽」，我們的太陽是其中一個，在銀河系的一個懸臂上。這2000億個「太陽」中，每個「太陽」都管了一串行星。我們所在的地球，也只是太陽系管轄的八大行星之一。銀河系裏的「太陽」，哪個「太陽」比較大，帶的行星可能就會比較多。在銀河系裏2000億個「太陽」裏，我們所在的太陽系是銀河系裏面普普通通的一個。所以即使以銀河系的尺度來看，我們都是滄海一粟，所以以人類現在的探測能力，只能探測到太陽系。
1977年，美國發射了兩個探測器，叫旅行者一號和旅行者二號。到今天飛了44年，這44年一直以第三宇宙速度，每一秒鐘飛16公裏，這速度看起來很快，但44年飛了多遠呢？就在下圖中弓形激波旁邊，藍色三角形顯示的位置。而太陽系到底有多大呢？地球跟太陽的距離是1億5000萬公裏，我們把它叫做一個天文單位，太陽系管轄的範圍有10萬個到20萬個天文單位，即15萬億到30萬億公裏。那旅行者一號二號飛到哪了？只飛了260億公裏。
1977年發射的「旅行者1號、2號」，飛行44年到達距離地球260億千米（~174天文單位），到達太陽系半徑的千分之一。
我們太陽系的鄰居，正式名稱叫半人馬座阿爾法，中國人叫它比鄰星，天涯若比鄰的意思。太陽跟比鄰星的距離，有15萬億到30萬億公裏。那麼旅行者一號、二號只飛了太陽系半徑的千分之一。所以假如從地球上發射探測器，以現在人類的技術水平，大概要三萬年才能夠飛出太陽系到半人馬座，比鄰星管轄的範圍。所以以現在的能力，我們根本出不去。
旅行者一號、二號是國際上非常有名的探測器，他們開始以為路上一定能夠碰見外星人，所以錄了一些光盤，一邊飛一邊放出來，向外星人問好。另外挑了一些非常好聽的樂曲，比如我們中國的「高山流水」也被挑進去了，希望外星人喜歡我們地球人類的音樂。但飛了40多年了，現在還在太陽系裏頭。
下圖在太陽的旁邊的是八大行星，太陽系外面還有更浩瀚的奧爾特雲，要飛三萬年才能飛到。太陽系有八大行星，而我們去年才去火星，所以我們現在人類的探測只是行星際之間的探測，還要幾十年才慢慢地飛過這八大行星，還要上千年、上萬年，才能飛出太陽系。所以我老老實實地說，我們人類現在深空探測的任務，就是要探測行星際空間的太陽系。
太陽系的半徑10-20萬天文單位，15-30萬億千米，大約2—3光年。飛行器以第三宇宙速度飛行（16.7km/s），至少需要3.2萬年才能飛出太陽系的邊界。
這幾十年以來，科學家們也想，銀河系裏2000億個太陽，應該也會有另外一個地球，也會有外星人和高度發展的文明？所以這幾十年以來，科學家們發射了一系列太空望遠鏡。我們去不了，但是望遠鏡可以看見，就可以去尋找，有沒有哪個「太陽」的哪顆行星像我們的地球，它的大小、與太陽的距離跟我們差不多，有沒有可能培養出物種，甚至出現智慧生物，建立高度的文明。
科學家抱著極大的期望，發射了那麼多的太空望遠鏡，著名的有哈勃望遠鏡、開普勒望遠鏡等等。經過這幾十年的努力，在銀河系裏找到了700到800個比較像地球的行星。那上面是不是有外星人呢？這雖然引起了科學家極大的興趣，但是很遺憾，距離地球太遙遠了，無法進行探測。比如開普勒找到了地球的一個表兄弟，或者叫「2.0版」的地球——開普勒186f。它離我們地球有500光年。也就是我們用望遠鏡看到它的形貌，是他500年前的情況，光從它那兒傳到地球要經過500年的時間。
Kepler-186f距離地球~500光年（對應於明朝中期）；有些類地行星相距1800光年（對應於漢末三國時期）
1960年蘇聯發射了火星一號探測器，美蘇又去探測火星。我們的每一步都相差他們大概半個世紀。
更沒有想到，1961年蘇聯加加林上天，而我們的楊利偉同志是在2005年上天。發展更快的是美國。1969年，阿姆斯特朗搭載美國的探測器著陸在月球上，實現了人類第一次著陸。有兩位航天員，一個是阿姆斯特朗，一個是奧爾德林。阿姆斯特朗說，「這對我個人來說是一小步，而對人類來說是一大步」。而我們國家是一位後來者，但我們要加快步伐，有自信一定要實現月球探測、太陽系的探測。
當代的太陽系探測：月球探測是起點，火星探測是熱點，小行星探測是亮點，行星際穿越探測是難點！
月球探測是起點
深空探測指的不是繞著地球的衛星、空間站等，這些不屬於深空探測，而屬於近空探測，因為它離地球太近了，四五百公裏距離。而深空探測的最低限度要到月亮，38萬公裏，所以月球探測是起點。在1957年，蘇聯發射了第一個人造地球衛星，引起了全球的震撼，這是空間時代到來的標志。
而1957年，我剛剛大學畢業不久，學校分配我去考副博士研究生。我們國家要工業化，一定要找到資源和能源，而工業化最重要的是鐵和銅。但1957年的時候，我們年輕的共和國成立也還不到十年，百廢待興、一窮二白。我們當時沒有能力發射地球衛星，更沒有能力沖出地球，進入太陽系的空間。即使在這個時候，我們國家也很有遠見地成立了很多龐大的、航天相關的公司和集團，比如後來的中國航天科技集團、中國航天科工集團，以及中國電子科技集團等。一個個集團的相繼成立，說明國家下定決心一定要發展高技術。
我們國家的大方向抓得非常對。在1970年我們也發射了第一顆人造地球衛星，可以發射導彈、火箭、衛星，慢慢也可以發射飛船了。我們逐步加快速度，去追趕那些航天大國。
首先要解決探月技術問題，這是個根本，解決別人對中國人能力的質疑。但是去月球幹什麼？月亮上有什麼科學問題？探索月球對人類究竟有多大的意義？這些問題都要進行嚴肅的討論。
我發現當時沒人論證、准備這些問題，在這種情況下，我就說那我來考慮一下。我是學地質的，對地球比較了解。地球、火星等八大行星都是太陽系的兄弟姐妹，是一個家族的。在了解了地球之後，就可以基本知道他的兄弟姐妹有哪些基因。雖然他們每個人生存的環境、地位不一樣，每個人的個性也有不同，火星是這樣，金星是另外一個樣子，而水星又有一番樣貌。但是我有地球科學的基礎，再了解一些其他幾顆行星，就能夠知道到月球上該幹什麼，到火星上該幹什麼，能得到什麼。
所以當時，我想應該怎麼下手去做呢？最後找到了一個辦法，從太陽系的起源開始考慮。太陽系是在銀河系裏面的一團星雲慢慢地運動凝聚起來，最後形成了八大行星和整個太陽系。太陽系可能只是第一代，第二代甚至第三代星雲，並不是最早形成的。宇宙有138億年的曆史，而太陽是50億年以前誕生的。四周的塵埃、氣體，都繞著太陽轉，而如今這些塵埃氣體呢？太陽年輕的時候火力很盛，而且溫度很高，把星雲裏面的那些塵埃顆粒，都給融了。融掉以後，它們慢慢的在不同的軌道聚集起來，形成了現在的八大行星。
太陽系的形成過程。球粒隕石是形成太陽系的原始物料。
所以我找到了形成太陽系最原始的東西，這個東西叫什麼呢？叫球粒隕石。太陽系在星雲裏把這些塵埃都融了，然後慢慢冷下去，這些像水珠一樣的東西慢慢結晶出來，在顯微鏡下可以看到一個個的小球。這些是組成地球等行星的原始物料。我要從根本上看看它們是些什麼東西，有什麼成分，是怎麼形成的。有了這一步，好了，最後八大行星都是由這些東西組成的。
我也測出了那些球粒隕石的年齡，大約是46億年。在45.5億年或者45.6億年前，地球才開始從胚胎慢慢演化。這些東西組成現在行星。另外還有一些更小的碎塊，也慢慢匯集起來，就在太陽系裏面分布著大大小小的多極，我們叫做小行星。這些球粒隕石碎塊聚集起來後，因為含有很多放射性元素而產生很高熱量，小行星被融化了。類似煉鋼爐裏，重的物質往下沉，輕的往上浮。我們的地球、月球也經曆了這樣的過程。
4645.5億年，太陽系行星形成
結果所有的小行星、月球、地球，它們的核心部分叫鐵鎳核心，是比較沉的物質，沉在化鐵爐的底部，而上面的爐渣全是石頭。所以，每一個小行星、衛星、行星，都經過這樣的分異，把這些天體變成好多層。假如一個小行星被撞碎，它的核心部分形成的隕石就是我們後來找到的鐵隕石；靠外側的部分，有石頭、有鋼鐵形成了石鐵隕石；最外面只有石頭的部分，形成了無球粒隕石。
所以我就開始研究降落在中國的各種類型隕石。一種就是鐵隕石，這種鐵隕石的結構剖開後有一種花紋，這種花紋，是現在的冶金學家做不出來的。因為它的爐子是100萬年一度、經曆上億年的冷卻，最後凝固成為合金。這是天然煉出來的合金，人類無法仿制，這是鐵隕石的特點。
隕石是空間探測研究進門的一個很重要對象。從1958年，我就開始研究我們天上掉下來的各種各樣的隕石。最有名的就是1976年，吉林降落了一次隕石雨，那是球粒隕石，是最原始的隕石，也是世界上規模最大的。著陸的時候，它通過大氣層高速沖進來，一大塊碎成了三個大火球，往最前沖，最後很多碎塊劈裏啪啦地掉在地上，降落在吉林市的北郊，分布面積大概500平方公裏。當時國家組隊，我帶隊去考察吉林隕石，發表了100多篇論文。
之後我就慢慢做各種各樣隕石的研究，開始了解月球、地球、火星最原始的物質是什麼。後來這些物質融化再改變，會變成什麼樣子，它的曆史我也可以大概知道。不用去月球，如果有一個小天體撞在月亮上砸了一個大坑，那些石頭就會被粉碎後拋出來，當然99.9%要降回到月亮上去，但總有一些逃離了月亮引力，在太陽系裏面亂飛，有機會掉到地球上來。
現在人類已經找到了大概400多塊從月亮上掉下來的月球的岩石，300塊從火星上掉下來的岩石。同樣的方法，我可以研究月球、研究火星。大家開始通過了解地球，從而推測月球的原始物質是怎麼一步一步變成現在月亮上的樣子。
我們也帶了很多收集器，也可以收集到高空的各種宇宙塵埃。從1958年開始研究，到1978年美國要與中國建立正常外交關系，雙方確認在1979年1月1號中美正式建交。為了准備好建交事宜，美國時任總統卡特命令他的安全事務顧問布瑞金斯基到中國來訪問，來商談具體事宜。卡特總統有兩樣東西讓他帶給中國領導人，一樣是一面書本大小的中華人民共和國國旗，並說，這是我們美國人把中國的國旗帶上月球又帶回來的。另一樣是一條有機玻璃，裏面有一塊石頭，有機玻璃本體做成了一個凸透鏡，並說這是我們美國人從月球上采回來的樣品。這兩件珍貴的物品作為建交的禮品送給中國。
這面國旗是不是帶到月亮上又帶回來的無法考證，但這塊樣品，中國有沒有哪位科學家可以做做驗證，它到底是不是月亮的石頭啊？於是中辦打電話問了高教部，說大學裏頭有沒有哪位教授研究過月亮的石頭，回答是沒有一個人做過。
後來又問中國科學院，中國科學院也說沒人搞過。那怎麼辦呢？後來中國科學院想起來，說這兒有一個研究員，專門研究天上掉下來的東西，是不是可以讓他來研究一下是不是月亮的石頭。當時就通知我們去領這塊石頭。領回來以後，我非常高興，因為有機玻璃是透亮的，可以直接看到裏面這塊小石頭，大概有小拇指大小。
我組織全國相關的實驗室，包括核工業部、冶金部和中國科學院的同志，共同來研究這塊小石頭。我分了一半送給北京天文館，說你們好好展出，讓中國人也看看什麼是月亮的石頭。
最後全國一共發表了14篇文章。後來美國NASA的官員遇見我說，歐陽，我們什麼都沒講，結果你們全知道了，而且了解的比我們還多，你們還是有能力的。所以我也是這樣一步一步的，完成這些工作。我當時還寫了一些書，像《月球科學概論》，《天體化學》等等。另外也寫了一些科普書。總之，我們從准備工作，一步一步地克服各種困難，從1958年最後到1993年，准備了35年，培養了一支隊伍，建立了相關的實驗室。我們中國除了能夠到月球，火星以外，我們取回來的東西，也可以研究它的一些過程。
所以，我們向國家報告，中國現在可以去探測月球了。但國家說不行，你們要進行科學論證。我說要做什麼論證？回複說，中國為什麼要去探測月球，它的可行性怎麼樣，它的必要性又是怎麼樣？我們准備了一年多報告，結果863的評委說太好了，就中國有可能搞，而且有必要搞，完全可以搞成月球探測。論證通過後，國家還說不行，不能只發一次探測器，探測器發完後該怎麼搞，你們還應該制定一個長遠規劃，分哪幾步完成月球探測。我們又准備了一兩年，做了各種調查，最後答辯的時候大家很高興，就按這個辦法，按這個規劃去做。
我們規劃的第一步是無人月球探測。這又分三小步，第一，發射一個月亮的衛星，繞著月亮飛，飛一個月下來，月亮的一圈全看到，就能全面地了解月球。第二步叫落月探測。落下去對某一個重點地區進行精細的探測，可以解決更深入的問題。再下一步，取樣返回，這些都是不帶人的。
這些工作後來就被命名為嫦娥工程。嫦娥一號、二號是繞月探測，嫦娥三號、四號是落月探測，嫦娥五號、六號是取樣返回，都是無人探測。有了這個基礎後，載人登月、建設月球基地可以按這個基礎做下去。後來國家又說，第一次到月亮上去幹什麼，有什麼科學問題，怎麼實現這些探測任務？又搞了一兩年，就是研究中國月球探測的科學目標。我不懂技術，技術有專門的大企業去完成，我只負責其中的科學研究。後來成立了中國探月的領導小組，有欒恩傑院士作為總指揮，和孫家棟院士作為總設計師，又加了一個首席科學家，任命我去承擔這個任務。這樣我們三個人組成了一個集體，人們稱呼我們為鐵三角，就開始了嫦娥一號的探測。
中國探月工程的進展
2004年國家批准了月球探測規劃，從無人探測到有人探測，再到載人登月、建設月球基地等等步驟，都獲得通過。這樣的話，我們的月球探測的進展比人家晚了四五十年，嫦娥一號2007年發射，是一個繞月的衛星。當時制定了嫦娥一號的科學目標，每一次月球探測，都要放一些特殊的儀器上去。另外我們比別人晚去了幾十年，有好多活人家都幹過，比如月球的全月球地圖、立體圖，人家幹過好多回了。不管怎麼樣，因為我晚去所以要比你做得好才有意義。另外，月球表面有哪些礦物、有什麼資源、怎麼分布等等，人家也做過了。我們也要做這個，這是探測的基礎，是任務的保底，但我們要比別人做得好。另外，要測地月的空間環境，我們也有新招，但是我總有一兩樣你們誰都沒幹過，這是中國的創新。我們嫦娥一號完成了一個艱巨的任務，看一下月球土壤裏頭有多少氦3，這是人類從來沒有測出來過的。
氦3有什麼價值呢？現在人類的能源主要是煤、石油這些化石能源，還有各種各樣的清潔能源，像水力發電、太陽能發電等。而核裂變發電已經出了好幾次大事故了。下一步人類的一種終極能源，是研究太陽的核聚變能源。100多年以前，人們搞不清楚，憑什麼太陽每天都光芒萬丈？後來知道了，太陽上一直在進行大規模的長時間的氫彈爆炸。人類在世界上造出了氫彈，這是人類當前最大的殺傷性武器。現在人類意識到，未來人類的終極能源是利用氫彈爆炸這種方式來產生能源，叫核聚變發電。這個聚變發電可以產生巨大的能量，用氫的兩個同位素，氘和氚。但是氚在地球上的儲量不多，並且具有放射性。所以很想找一個東西替代氚。後來科學家們研究發現，氦有一個同位素叫氦3可以用來進行聚變。但地球上也沒有氦3，氦3是太陽風給的，而月亮光禿禿沒有大氣，太陽風可以直接注入到月球表面的土壤裏。
所以我猜月球表面月壤一定有很多氦3。最後用專門的儀器探測出來，全月球的氦3資源，大概有110萬噸。看起來沒多少，只有110萬噸。相比之下，中國現在每年消耗石油3億噸，煤20幾億噸。這些能源都是按億噸來算，你才百萬噸。但是假如核聚變發電能用上氦3的話，每年全世界的用量是100噸。月亮現在有110萬噸，至少可以解決未來人類一萬年的需求。所以嫦娥一號取得了很大的成功。這是我們做的最好的立體圖，正面、背面的全部成分。另外還有月球土壤裏的各元素濃度、總量、分布，我們全做出來了。嫦娥一號發射後，緊接著在2010年發射嫦娥二號。嫦娥二號在一號的經驗上，直奔月球。
嫦娥一號花了一年零三個月才完成任務。嫦娥二號大概半年全部任務完成，它飛得更低，做出來的圖分辨率最高。全月球的地形地貌的立體圖和平面圖的分辨率達到七米。現在全世界都用中國的圖。另外呢，由於嫦娥二號僅用半年就完成全部任務，可以讓它幹點別。後來剛好有一個小行星朝地球飛來，這是人類剛剛發現的，僅僅給它取了個名字，但是不知道它有多大、什麼樣子、會不會對地球造成威脅。曾經因為一個小行星撞在地球上，導致了全球的生態環境的崩潰，滅絕了100多萬個物種，包括恐龍。而現在又有一個小行星來了，後來大家同意，走，去探測這個小行星去。因為小行星還沒到，所以第一步走到離地球150萬公裏的地方，針對太陽監測了235天，人類得到有史以來最豐富的太陽活動探測結果。
嫦娥二號全月球數字影像圖在空間分辨率、影像質量、數據一致性和完整性、鑲嵌精度等方面優於國際同類全月球數字產品，是目前最高水平的全月球數字影像圖。
2011年8月25日23時27分，經過77天的飛行，嫦娥二號首次實現從月球軌道出發，受控准確進入距離地球約150萬公裏遠的、太陽與地球引力平衡點——拉格朗日L2點的環繞軌道。第一次實現我國對月球以遠的太空進行探測；我國第一次開展拉格朗日點轉移軌道和使命軌道的設計和控制，並實現150萬公裏遠距離測控通信。
完成這個任務以後，小行星快要朝向地球飛過來了，我們命令嫦娥二號跟它見面。此時小行星距離嫦娥二號1000多萬公裏。嫦娥二號大概要飛1400多萬公裏，而且要給它一個嚴格的要求，即嫦娥二號與那個小行星見面的時候不能隔得太遠，不能超過一公裏，以便能拍張清楚的照片。同時也要控制距離不能隔得很近，衛星撞上去後就會撞碎了。這個太難了，從1000多萬公裏的遠方飛近，讓兩個人在那兒見面，且間隔只能在一公裏以內。最後，嫦娥二號做到了，我們的測控很准確，最後以860米的距離擦肩而過，拍下了照片。
這個小行星像個花生。它的大頭的直徑是2.4公裏。尺寸還是挺大的。如果真的撞上地球，是一次大的災難。最後嫦娥二號完成任務，現在它已經飛向遠方，在繞太陽飛行，成為一個人造小天體。我們一直在祝福嫦娥二號一路平安。大概2029年，它還要飛到地球附近，那個時候再跟它對話，聽它訴說沿途的艱難。
緊接著發射嫦娥三號，嫦娥三號要落下去，在2013年12月發射的。上面有一個月球車，沿著軌道走下來。它落下去的過程中，地球上沒辦法控制它，因為落下去的速度越來越快。如果控制不好，一下就會撞到月面上，撞得粉碎。所以我們采取的辦法是利用高度的人工智能，讓它往下飛，飛到100米高的時候停，讓它自己找個安全的地方落下去。在100m高度的地方，它會懸停拍照找地方降落，但這個過程它來不及把圖片發給我們，讓我們決定如何降落，一切只能由它自己的計算機判斷決定。它折騰來折騰去，拍了1400多張照片，最後自己選了一片區域落下去，四條腿紮實地落在一個平面上。
它為什麼不能發給我們判斷？它發過來的信號要1.3秒才能到地球。等我收到這張照片，要看一下後選一個地形，朝左挪還是朝右挪，至少得十幾秒鐘，再告訴它又要1.3秒，它早掉下去了。所以它現在完全自主的，就在100米高轉來轉去，最後自個決定，平穩地落下去。最後就安全地著陸在雨海海邊的一個海灣。那個海是伽利略取的名字，伽利略用望遠鏡看到一塊黑的區域，他以為那是月亮的海洋，但其實他錯了，那是巨大的平原，是火山噴出來的熔岩流覆蓋起來的結果。就是我們看到的那個像嫦娥、桂花樹一樣的一塊一塊黑斑，但那不是海洋，而是玄武岩流淌下來覆蓋的平原。安全落地後，著陸器上釋放了一個月球車，著陸器上有四台儀器，其中有一台望遠鏡，這是人類第一次在月亮上觀測天文。另外還有一台望遠鏡監視地球外面的各個層位，以便知道月球會發生什麼，地球會發生什麼樣的環境變化。
我們這個月球車叫玉兔一號，他在月面一邊走一邊探測，用照相機分析底下的土壤石頭的成分，另外還帶了一台雷達，它一邊走一邊往下發射雷達波，這樣的話通過雷達波的折射反射，可以探測底下一共分了多少層。這都是世界上首次去完成的。最後嫦娥三號取得了大量的成果，我們就請求國際上批准，嫦娥三號著陸的地方命名為廣寒宮。另外，它外面還有三個大坑，我們用中國古代的28星宿的名字命名了三個。我們把廣寒宮也搬到了月亮上，這個國際上都要承認批准。所以月亮上現在有一個命名為廣寒宮的地方。 ；
嫦娥四號的任務是著陸到月球背面。嫦娥之前，人類在月球上著陸20次——美國有11次，蘇聯有8次。中國的嫦娥三號也著陸在月球的正面的雨海。嫦娥四號要著陸到月球背面。
什麼叫月球背面？我們每天看到的月球，都是月亮的一半，誰都沒見過月球的另一半兒。月亮會自轉，月球自轉一圈跟繞著地球公轉一圈的時間相等，導致在地球上看月亮，永遠只能看到半邊，我們叫正面朝向。沒有人在月球背面著陸過，嫦娥四號是人類第一次著陸到月球背面去。下圖左邊是月球的正面，比較平緩，平原比較多。背面的山形比較高，地形陡峻， ；
此外，我們無法與月球背面的探測器通訊。看不見也不能通訊，因為全被月球正面擋掉了。只有一個辦法，發射一個月球的衛星到那個位置。那裏叫拉格朗日L2點，它正對的是月球的背面，同時還能看到地球。這樣的話，可以把地球的指令轉發給月球背面，也可以把月球背面的情況及時地向地球匯報。所以我們把這個中繼星取名為鵲橋，就是牛郎織女見面的那個鵲橋。
中繼星「鵲橋」號運行於地月拉格朗日L2點，將地球與月球背面構成暢通的通信鏈路
這是2018年發射的，人類第一次著陸月球背面。我們不敢大意，因為到處都是高山峻嶺。我們直著奔下去，著陸在月球背面最大的一個撞擊盆地裏。這個撞擊盆地的那個小坑呢，叫馮卡門撞擊坑，馮卡門是一位科學家的名字，他是美國加州學院的一位教授，也是錢學森先生在美國念書時候的導師。
為什麼要落到這個地方去？因為月球的曆史有兩個非常重大的，幾十年以來都無法解決的問題，一老一新的問題。月球誕生45億年，但是月球所取到的東西、所進行的探測，看到的全是40億年以後的內容。最初的五億年月球發生了怎樣的演化，發生過什麼事情，科學家們不知道，為什麼？全被40億年後的活動覆蓋了。而月球背面的這個艾肯盆地裏面的一個撞擊坑是40億年以前砸的，它一定把40億年以前的東西都給撞出來了，所以我有可能找到41億年、42億年前的老月亮的曆史。它就降那兒去了，最後我們找到了古老的岩石。
嫦娥四號，解決了左邊紅虛線的任務，要找40億年到45億年的岩石，把月球的古老的曆史恢複起來，這是月球上一個最難的科學問題。同時，月球還有一個科學問題，現今所有的記錄，只到30億年以前，而30億年到今天，月亮經過些什麼重大事件，並沒有真實的探測數據。所以嫦娥五號我們選的地方一定要有可能找到年輕的岩石，把月球的曆史重寫，把月球研究中一老一新的問題補充進去。
嫦娥四號就落在五角星所示的大盆地裏。你看我們找到的這些石頭。另外，因為10m以上波長的電磁波在天文上屬於超長波的範疇，但卻是人類活動的常用頻率。地球上的電離層可以屏蔽掉這個波段的電磁波，因此在月球背面進行超長波探測能夠有效地屏蔽地球上民用設備的幹擾，得到更好的觀測效果。
嫦娥四號任務後，我們又在國際上申報了取名。它著陸的地方叫天河基地。天河的正規叫法就是銀河。月亮上另外只有一個基地，叫靜海基地，做了重大的事件才取得基地的命名權力。靜海基地是阿波羅11著陸的地點，而天河基地是人類第一次著陸到背面的基地。大家都知道，王母娘娘用編頭發的東西畫了一下，畫出一條天河來，把牛郎織女隔在兩頭，每年七月初七，牛郎織女才能見面一次。所以在天河基地的兩側，一個是織女坑，一個是牛郎坑，還有一個天津。剛好在那個撞擊坑裏頭還有一座高山，我們用中國五嶽中的首嶽——東嶽泰山命名。所以命名了五個地點，這些在國際上被承認了。 ；
緊接著，我們發射了嫦娥五號。嫦娥五號的目標，是要把樣品取回來。嫦娥五號到底落到哪兒去？我們想著能不能找到更年輕的岩石記錄。當時全世界的科學家有一個辦法，假設小行星撞擊月球的概率相等，但如果單位面積上的月球坑密度比較大，那這個地方一定比較老，砸的坑比較少，這塊地方可能年輕一點。但年齡到底多少卻無從知道，只能知道相對年齡。
全世界研究了好幾十年沒有辦法解決。最後，我們也做了研究，確定了那個風暴洋的西北邊，可能有新的隕石坑。嫦娥五號是去年11月24號發射的，嫦娥五號的技術太複雜了，要從地球發射落到月亮上，采完樣品又要起飛回地球。所以它兩次發射，兩次著陸，另外它還要自動交會對接到月面，還要打鑽取樣，帶回來1731克樣品。
回來的時候如果直接沖進地球，在大氣的作用下，帶的樣品倉會全被燒掉，所以我們采取了一個辦法，沖進來後控制它往上跳出大氣，再入大氣，就像小孩兒打了一個水漂，打進水裏頭再冒上來。這個過程中樣品倉的速度就變慢了，最後落到內蒙古。就這樣，現在全部樣品在我們大樓底下的地下室，用一個非常現代化的氮氣倉保管著1000多克的樣品。
我們國家做了非常精彩的工作，最近我們公布了嫦娥五號的樣品。我們花了大概二三十天，就在《自然》、《科學》，以及我國的《國家科學評論》等雜志上，發表了五篇文章。我們測出來的月壤年齡有些是19.6億年，有些是20.3億年，平均起來也就是20億年左右。
這是月球上破天荒的大事兒。之前，月球的曆史只記錄到30億年，現在居然能夠記錄到距離現在20億年的岩石，找到了那個時候火山噴出來的東西，證明那個時候月球還是活的，內部還有能量進行火山噴發，證明那時月球還沒有完全死亡。月球跟人一樣，有誕生、青少年的時候，也有老年老態龍鐘，最後死亡的過程。月球的死亡是指內部沒有了活力。月球一死，內部就沒有電流運動，導致它的磁場也丟了。
月亮以前跟地球一樣，有一個南北極的磁場，但現在也沒有了。月震也幾乎沒有了，有也只是很小的規模，火山幾乎也停止了。但到底什麼時候停止的？原來說30億年，現在明確地說月球的生命可以延長到20億年前。我們對月球曆史的研究確實發揮了重大的作用。我們又在嫦娥五號著陸的地方取了八個名字，包括南嶽衡山，西嶽華山，以及中國古代的一些科學家的名字。另外也命名了一個基地，叫天船基地。這些全部被批准了。
總之，通過環月探測、著陸探測、月球車探測、月球取樣返回，我們積累了載人登月的經驗。所以到2030年，我們在基本上完成了不載人的月球探測任務以後，要逐步地建設月球科學研究平台，擇機實施載人登月。先要建設沒有人駐留的基地，然後人再參與開發利用月球的資源。
我們中國剛一宣布這件事情，俄羅斯趕緊跟中國聯系，說中俄兩國要聯合建設，中國同意了。所以在今年3月9號，中俄宣布聯合建設國際月球科研站，並向其他國家開放。這樣的話，我們大約在2036到2045年間，建成一個綜合性的月球基地，實現人類長期駐留，全面地完成大規模科學探測任務和技術試驗任務，另外開發利用月球的資源。
到底月亮對人類有多大的價值和意義。早在20世紀60年代，時任美國總統肯尼迪，說誰控制了太空，誰就控制了地球。現在美國人又說，誰控制了月球，誰就控制了環地球的太空。
另外，月球表面的能源非常豐富。比如說月球的太陽能，每年照射在月球上的太陽能，相當於我們人類每年產生總能量的2.5萬倍。因為它表面沒有空氣，白天的溫度110多度，晚上零下190度。所以假如能夠開發月球上的太陽能，將會有巨大的能量來源。很多科學家都在想，能不能在月球上建一些太陽能發電站，向地球傳輸能量。更有科學家設想在月球的赤道上建一根太陽能發電站的腰帶，大面積鋪設太陽能發電板，它轉一圈11000公裏，寬400公裏，讓機器人利用月球土壤去生產太陽能發電板。因為月壤與太陽能發電板的成分很類似，然後鋪設好，這樣就永遠有半根腰帶被太陽照射。所存積的能量，可以從月球上直接用激光或者用微波，發射到地球上來，地球接收站接收以後把它轉化為人類使用的能源。
月球上白天和黑夜都相當於14個地球日，可獲得極其豐富而穩定的太陽能。通過激光、微波傳輸，地球上的接受系統通過地面天線接受能束，再將其轉換成電能。
有科學家詳細計算過，這根腰帶太長，整個轉一圈要11000公裏，它工程太浩大。一邊建幾個太陽能電站就可以了，這樣的話有可能滿足地球全人類的需要。地球上以後利用月球的太陽能，這是最清潔，最環保的能源。另外剛才說了，月球土壤裏面的核聚變原料氦3至少可以供人類未來用一萬年。
第三，月球的資源。月球確實有很多寶貴的資源，比如稀土。我們中國盛產稀土，但是月球上的稀土比中國多多了，還有鈾礦、釷礦，還有鉀肥。但是在月球上開礦成本太高了。我們現在都調查清楚了，月球上有哪些資源，分布怎麼樣，有多少噸等。雖然含量很豐富，但利用前景不一定非常樂觀。
另外它的特殊環境，月亮的環境條件特別惡劣，第一沒有大氣，超高真空，第二沒有磁場，第三，月球上一個白天有半個月，一天就是一個月，月亮的一年只有12天。另外呢，月球表面白天的溫度100多度，晚上零下190度。這麼惡劣的環境有它的價值，我們在地球上創造高真空的那個環境，絕對沒有月亮表面好。另外，月球上無磁場、弱重力的條件，對於生產一些生物制品、一些特殊材料，是最好的地方。
最後，月球也可以作為向太陽系更深處邁進的一個轉運站，因為月球的引力只有地球的1/6。
火星探測是熱點
第三部分我講一下火星。人家1960年就去探測了，到今天為止，全世界一共發射了51個火星探測器，成功了26個，剛過一半，證明探測火星難度很大。不像月球一樣，所以月球探測是起點，火星探測是熱點。現在我們中國也參加到這個行列中，我們中國的探測器叫天問一號。
火星探測主要有哪些問題呢？在太陽系裏面，最可能有生命的其他行星是火星，因為他是地球的親兄弟，就在地球隔壁。火星曾經有過水等等證據表明，它一定孕育過生命。過去美國的大片裏有火星人大戰地球人的橋段，很多科幻小說也都寫馬丁叔叔等等。很多人對火星上存在生命懷著極大的期望。直到現在，火星的生命探測仍然是一個熱點。這50來次，主要的目標是探測火星的生命，另外還有火星本體的科學問題，比如它的大氣很稀薄，只有地球大氣密度的1%左右。另外火星大氣層的成分也不好，主要是二氧化碳。另外它現在老態龍鐘，接近死亡了。因為他個兒小，能量少。所以地球目前還在壯年期，但火星很快會步入到死亡的狀態，只剩下一個軀殼。
此外，火星探測還想解決另外一個重大的問題。我們的地球也有很多潛在的威脅，科學家一直在思考，能不能把火星改造變成第二個地球，以後可以移民到火星上去。這樣我們人類有兩個棲息地，即使我們毀了一個，如說人類的核戰爭，也有第二個居所。
火星的探測過程中還有一個難點，月球探測一個月有一次發射機會，可以到達目的地。但火星探測兩年零兩個月才會有一次機會。火星跟地球、太陽的夾角在四五十度的時候，此時在地球發射探測器，探測器沿著這條綠線飛行（霍曼轉移軌道），大約一億五千多萬公裏，最終到達火星的軌道。因為探測器大約要飛七個月左右，才能飛到軌道的交匯點。所以，火星並不是任何時候能去。2020年7月這一個月左右的時間剛好可以發射火星探測器，當時有三家發射，中國、阿聯酋和美國，都是在這個月發射。
天問一號在2020年7月23號發射，它最大的特色是什麼？有兩個，一是有一個載著火星車的著陸架，一起著陸在火星後這個著陸架就作廢了，火星車就在火星表面一邊走一邊探測，叫祝融號火星車；還有一個衛星繞著火星飛，全面探測火星。天上地上聯合起來探測火星。
我們的探測器剛剛經過了淩日現象。就是火星運行到太陽和地球連線的背面，我們根本看不到也聯系不上探測器。我們著陸在烏托邦平地，是火星過去的海洋。海邊比較平緩，這烏托邦平原美國一共著陸了八次，我們現在也是在美國著陸這個附近。我們是第一次去那麼遠的地方，為了保險起見，要找一個平的地方降落，不要最後因為地形的原因，著陸時傾倒側翻。
可以看到月球車只有兩個翅膀，一邊一個，而火星車有四個翅膀，為什麼？因為火星在地球的外邊，共同繞太陽轉，所以太陽能的能量密度比地球小多了，因為它離太陽比我們遠5000萬到1億公裏，所以它的太陽能發電板就要大。
我們規定了火星探測的各項任務，現在正在實施。現在的進展一切正常。雖然我們已經找到了200多個火星來的隕石，但是很遺憾，我們並不知道這些石頭來自火星的什麼地方，所以對於科研來說用處不大。現在人類還沒有從火星的某一個確切位置取回任何一塊樣品。美國要在2025年，下一次發射的火星探測器把樣品帶回來，我們中國也要到2030年把火星的樣品取回來。
現在對於火星最熱門的問題，是把火星改造，讓它成為人類第二個棲息地。從1998年開始，很多國際會議都在討論，如何把火星改造成為第二個地球。馬斯克提出，科學家們太囉嗦了，要花幾十年到上百年才能把火星改造成為能夠人類居住的地方，他說用一萬個氫彈，把火星兩極的冰融化，這不就很快了嗎？但科學家還是有穩步前進的辦法，大概要經過七個步驟才能向火星大量移民。
我也寫了一本科普書，叫《再造一個地球》，就是人類通過長期的努力，把紅色火星逐漸地改造成為綠色的火星、藍色的火星，人類就可以直接在火星上生存，進行大量移民，讓火星變成人類的第二個棲息地。總之，通過人類的智慧和努力，火星完全能夠被改造成為生機盎然的小地球，再現青山綠水，成為人類的第二家園。火星早期有水，有海洋，有湖泊，而且可能存在生命。火星改造完了後，也在太陽系的宜居帶裏，這樣的話，就更增強了人類改造火星的信心和決心。也許通過人類一個世紀的卓越努力，可以將這個貧瘠的行星改造成為一個擁有蔚藍色的天空、綠色平原、藍色湖泊，生態環境友好的新世界。
小行星探測是亮點
2012年嫦娥二號去探測的小行星叫4179號，現在已經有了一些資料了。我們人類最發愁的是近地小行星。看起來地球外面好像很開闊，但其實有大量的小行星就在地球的外圍。難以計數的小行星裏，有一萬個直徑大於20米的近地小行星，它們走得不太規矩，所以科學家們很憂慮，這對人類會造成巨大的威脅。通過這些年望遠鏡的觀測，在地球附近大概找到了18000個這樣的近地小行星，其中直徑超過一公裏的有800多個，一撞上地球就要造成巨大的災難。我們下一步准備去探測近地小行星，找一個近地小行星後，伴飛、降落、取樣返回。這些都已經安排了。
多目標近地小行星探測首次小行星深空探測任務將依次對三顆對地球有潛在威脅的近地小行星進行探測：對12711號Tukmit小行星進行飛越探測；對99942號（Apophis，2004MN4）小行星進行伴飛探測；對175706號（1996FG3）小行星進行伴飛和附著探測。
然後再去火星，火星外面有一個小行星帶。這個小行星帶裏面全是各種小行星，圍繞著太陽轉，雖然很難撞我們地球，但它是一個小行星的庫，有非常多各種類型的小行星，裏面還有彗星。我們中國准備飛到那個小行星帶去探測小行星。
美國可能要在最近兩年發射一個探測器撞靠近地球的小行星。事先設計好軌道，撞擊可能威脅地球的小行星，讓那個小行星略微改變一下軌道，這樣的話可能與地球擦肩而過。
火星外面還有四個大的行星，木星，土星，天王星，海王星。我們現在已經有計劃，要進行行星際之間的穿越探測，這是一個難點。我們主要要去的是木星，木星有69個衛星，挑了兩個，木衛二、木衛四進行探測。
特別是木衛二，那兒離太陽太遠，溫度有零下200來度，所以這個行星表面全是冰。但是冰上發現了很多裂縫，這些裂縫裏還冒水，證明底下有海洋，這個海洋裏面發現有火山爆發。
生命的誕生，有三個前提就可以。一個有液態水，第二有能量，第三水裏有組成生命的碳氫氧等元素。哪怕最原始的生命也是生命。太陽系裏面沒有外星人，但是有沒有最原始的生命呢？大家很關注。所以我們要到木衛二去探測，這個木衛二的海裏面和海底可能有一些生命存在，科學家們寄予極大的希望，所以我們中國要進行木衛二的探測。
總之，我們編制了一個初步的計劃，最上面是火星探測，下一步我們要到火星取樣返回。另外對於小行星，我們首先要做近地小行星，再去做小行星帶的小行星。當然美國還有一個計劃，把一個小行星抓到月亮附近去開采資源。每年開采出來的效益相當於全人類一年的GDP，所以這是非常好的一個小行星。當然這存在一個嚴重的法律問題，所有的天體是全人類的財富。
我們中國將要向太陽系的星辰大海不斷地挺進，將來我們要為中華民族的偉大複興，要為我們建設一個偉大的強國而開展深空探測。今年5月28號，在兩院院士大會上，習近平總書記說，深空探測是科技的制高點。我感到很受鼓舞。是，這是制高點，我們一定要去占領這個制高點，一定要在太陽系的星辰大海不斷地推進。這樣的話，為我們中華民族的偉大複興，為我們建設一個偉大的社會主義強國貢獻力量。
我們大家共同努力，我們的目標一定能夠實現，一定要向太陽系的星辰大海挺進！
演講者：歐陽自遠
