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專訪北大郭弟均:探月工程打開了中國深空探測的大門


專訪北大郭弟均:探月工程打開了中國深空探測的大門

崔玉賢/文

「嫦娥四號」如期將在西昌發射,這次發射肩負了人類首次巡視月球背面的重任。北大地空學院博士後以及助理研究員郭弟均向網易科技分享了他對探月工程的發展和探月工程系列成功發射意義的觀點。

郭弟均認為,探月工程是中國深空探測的第一站,對未來月球基地建設、資源開發利用,以及其它地外天體的探測具有開創性和指引性的意義,是實現中國人千百年來從仰望星空、思索星空發展到走入星空、探測星空的基礎。

相比其他國家來說,郭弟均表示我國探月工程成本較低,而且任務成功率高,比如阿波羅時期美國和前蘇聯的月球探測任務中,約有三分之一的任務是失敗或部分失敗的,而中國前面的三次探月任務均獲成功。

除此之外,現階段中國的探月工程更多以工程目標為主,科學目標其次。

「美國的深空探測任務中科學家團體的意見尤為重要,探測任務以科學目標為主,科學家在任務規劃和實施中扮演重要角色。」郭弟均表示,「但情況正在逐漸轉變,隨著中國深空探測技術的逐步完善和成熟,行星科學家將在未來的探測任務中擁有更多話語權,探測任務也因此會有更多科研產出。」

中國探月設想自1994年提出,經歷了10年醞釀,於2004年正式立項,並提出中國的探月工程將分為「繞」、「落」、「回」3個階段完成:即第一階段研製和發射我國首顆月球探測衛星,實施繞月探測;第二階段實現首次月球軟著陸和自動巡視勘測,實現「登月」後的科研勘察;第三階段實現首次月球樣品自動取樣返回探測,為我們帶回真實的月球樣本。

中國空間技術研究院技術顧問、中科院院士葉培建曾在演講中透露,在2020年前後嫦娥五號完成「繞落回」三部曲之後,我國探月工程將擇機建立月球科考站,將開展以機器人為代表的月球南北極探測、建立無人的月球科考站,屆時,空間機器人將開展聯合工作。

對於探月工程系列任務的成功,郭弟均表示這標誌著中國打開了深空探測的大門,有能力有實力對地球之外的天體進行探測甚至著陸,是對中國科技水平的檢驗和展示,有助於提高中國在國際上的地位,提高中國人的自豪感。

郭弟均表示,隨著探月工程的開展,中國逐漸成長起了一群以探索太空為追求的行星科學家。

「這些人是中國未來可以進一步開展深空探測的強大支撐,也將保證後期的探測任務會得到越來越多激動人心的發現,不斷拓展人類關於太陽系乃至的認知,並為』再造一個地球』的美好願望提供解決方案。」郭弟均表示。

以下為網易科技對北大地空學院博士後郭弟均採訪部分記錄:

網易科技:您認為探月工程的意義和使命是什麼?

郭弟均:探月工程是中國深空探測的第一站,對未來月球基地建設、資源開發利用,以及其它地外天體的探測具有開創性和指引性的意義,是實現中國人千百年來從仰望星空、思索星空發展到走入星空、探測星空的基礎。

網易科技:相比其他國家,我國探月工程的差異或者特點是什麼?

郭弟均:1)
中國探月工程成本低。舉例說,美國2009年發射的LRO (Lunar Reconnaissance
Orbiter)預算是5億多美元,而中國2007年發射的嫦娥一號作為首個探測任務總經費僅有「北京市修兩公里地鐵的錢」。

2.)中國探月工程的任務成功率高。阿波羅時期美國和前蘇聯的月球探測任務中,約有三分之一的任務是失敗或部分失敗的,而中國前面的三次探月任務均獲成功。這雖然與現代技術的發展密不可分,但作為中國探月從無到有的跨越依然是充滿困難和挑戰的,這些成績也鼓舞中國人將這項事業繼續成功地發展下去。

3.)現階段中國探月工程以工程目標為主,科學目標其次。我曾經訪問過美國布朗大學,與擔任過Apollo計劃宇航員培訓教官的Jame W Head一起工作了一年半,系裡面的Carle Pieters是月船一號上Moon Mineralogy Mapper載荷的首席科學家。根據我們的交流和我的觀察,美國的深空探測任務中科學家團體的意見尤為重要,探測任務以科學目標為主,科學家在任務規劃和實施中扮演重要角色。但情況正在逐漸轉變,隨著中國深空探測技術的逐步完善和成熟,行星科學家將在未來的探測任務中擁有更多話語權,探測任務也因此會有更多科研產出。

4) 中國探月工程在科學研究上的投入相對更少。探月工程的經費主要用於前期探測任務的順利研發,對後期數據分析和科學研究方面的經費支持很少,這可能與不同國家的機制差異有關。在美國,NASA每年會有較穩定的預算用於支持科學研究,而在中國,絕大部分行星科學家的經費只能從國家自然科學基金委申請。

網易科技:我國探月工程系列的成功意味著什麼?對我國實現整個探索太空的意義是?

郭弟均:首先,探月工程系列任務的成功標誌著中國打開了深空探測的大門,有能力有實力對地球之外的天體進行探測甚至著陸,是對中國科技水平的檢驗和展示,有助於提高中國在國際上的地位,提高中國人的自豪感。

此外,從科學意義上看,探月工程獲取的數據和科學發現是中國人對全人類的貢獻,尤其是其中某些數據在一定時期內都是世界領先的和獨一的,這些成果提升了人類對所處的太陽系的認識,也鼓舞和激發更多的人熱愛自然、探索未知。

從國際政治上看,深空越來越成為全世界關注的目標,將逐漸成為未來國家或經濟體之間競爭的賽場,除中美外,歐盟、日本、印度、俄羅斯等都已經開展並計划進一步開展關於月球探測、月球基地、月球資源等方面的研究和立項,更多國家正躍躍欲試,中國探月工程的成功確立了中國在這方面的地位,而且會進一步提升我國相關的科技實力,幫助中國在未來更激烈的競爭中取得優勢。

探月工程雖然已經取得重大成功,但月球仍在地球的引力範圍內,中國的太空探索將會走向更深更遠的深空,但困難和挑戰也會更大,沒有探月工程得基礎將很難完成,探月為太空探索提供了重要的技術積累和寶貴的任務經驗。

最後,探月工程的開展過程中,中國逐漸成長起了一群以探索太空為追求的行星科學家。我從2016-2018連續三年參加在美國休斯敦召開的LPSC(月球與行星科學大會),發現參會中國老師和學生逐年增加,三年間已經差不多翻倍了。

他們大多很年輕,有國外留學經歷,並保持著密切的國際交流和合作。這些人是中國未來可以進一步開展深空探測的強大支撐,也將保證後期的探測任務會得到越來越多激動人心的發現,不斷拓展人類關於太陽系乃至的認知,並為「再造一個地球」的美好願望提供解決方案。

網易科技:探月工程在我國整個航空航天歷史上的地位是什麼?

郭弟均:我相信探月工程作為我國航空航天歷史上的首個地外天體探測計劃,發展和促進了航空航天技術,其成功實施具有里程碑式的意義,也證明了航天人幾十年努力的價值,並鼓勵和激發更多有志之士參與到這個光榮事業中去。

有幾點我可以分享:1)推動了大推力火箭的發展。例如嫦娥五號將執行採樣返回任務,完成這次任務需要大推力的火箭,新研發的我國最大推力長征五號火箭將承擔發射任務。

2)相對於近地軌道,月地距離要遠得多,探月任務的順利實施依賴於優秀的遠距離測控,因此探月工程對於我國的測控技術的提升有一定的推進作用,尤其是嫦娥二號執行對Toutatis(圖塔蒂斯)小行星的觀測,嫦娥三號和即將發射的嫦娥四號的著陸,嫦娥四號中繼星對地面和月球背面的通信,未來嫦娥五號在月球軌道到交匯對接等。

專家簡介:

郭弟均,北京大學地球與空間科學學院助理研究員,中科院與美國布朗大學聯合培養博士,主要研究方向為月球的地質演化與地質編圖、大型撞擊事件。參與科技部基礎性工作專項《月球數字地質圖編研》和基金委重大項目《月球早期(45-30億年)的地質演化》,研究領域為月球的地質演化與地質編圖、大型撞擊事件。

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