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嫦娥奔月

(2008年01月21日 20:40:25)
来源:《走近科学》 2007年第11期

□作者:

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  月亮,这颗宇宙中距离地球最近的星球,对于欧阳自远来说充满了诱惑:嫦娥奔月。是我国上古时期一个极具传奇色彩的神话;
  我国正在进行的“嫦娥一号”工程,将把这个美好梦想变为现实——
  
  欧阳自远,天体化学与地球化学家。生于江西吉安。1956年毕业于北京地质学院。1961年中国科学院地质研究所研究生毕业。中国科学院地球化学研究所研究员、所长。负责我国地下核试验地质综合研究,系统开展各类地外物质(陨石、宇宙尘、月岩)、比较行星学、天体化学与地球化学的研究。近年来,积极参与并指导了我国月球探测的短期目标与长远规划的制订,是中国月球探测计划的首席科学家。1991年当选为中国科学院院士。
  
  关注天上的“地质”
  
  1935年,一个孩子降生在江西吉安,当他降生的时候,他的舅舅正在读《论语》,当读到“有朋自远方来,不亦乐乎”的时候,听到了他响亮的哭声,于是孩子的名字就叫作“自远”。或许是一个巧合,欧阳自远一生所追求的梦想,就是来自远方,来自那颗时圆时缺的月球。
  从小欧阳自远就对天上的星星和月亮产生了浓厚的兴趣。听母亲讲过“嫦娥奔月”、“牛郎织女”的故事后,他常常会望着那满天的繁星,津津有味地冥想其中的奥秘:太阳为什么能长久不息地照耀大地?月亮为何如此晶莹?……上中学后,他报名参加了天文小组。1952年,他以第一志愿考取了北京地质学院。
  1957年,苏联第一颗人造卫星上天,许许多多的中国人都为老大哥这一破天荒的成就而由衷地高兴,并对祖国社会主义未来的前景满怀憧憬。
  欧阳自远的喜悦,同样来自苏联发射的这颗人造地球卫星,一道强劲的蓝色弧光,一下照亮了那个曾在故乡的公园里看天的孩子,他隐隐感觉到过去与今天某种相通的可能性。
  欧阳自远意识到人类的空间时代来临了。“我是学地质的,研究地球的人老在地球上摸来摸去,虽然也很重要,但利用空间探测器来观测和研究地球,也就是跳出地球,在更大的空间尺度、时间尺度来研究地球,这种方法对地球的认识会更为全面,更为系统。”怀着这样的想法,欧阳自远开始收集、研究地球以外的物质。这次人生转折让欧阳自远“摆脱”了地球引力,从此与嫦娥结下不解之缘。
  地球是地质研究的基本材料,太阳系中月球、火星和无数的行星、小行星,研究它们的基本材料不也应该是它们的“地质”?欧阳自远想到地球上也有天上的“地质”,这便是来自太空的陨石。这些稀罕的石头既与自己的专业有关,又大大地拓宽了自己的研究领域(图1)。
  
  他便对时任地质研究所所长的侯德封先生说,希望能拓展自己的研究领域,今后还要关注天上的“地质”。
  侯先生听完他的想法,高兴地说:“行,那很好呀。”
  于是,苏联人的这颗卫星,促成了第一个中国人开始关注和筹备对陨石和宇宙尘的研究。随后欧阳自远完成研究生毕业论文。
  “我的名字是有朋自远方来,我研究的也是天外朋友——陨石。”对欧阳自远来说,与太空的缘分是从陨石这扇窗口打开的。
  如今的欧阳自远,在对月球研究甚至更广的星体研究方面,都称得上是权威人物,而在青年时代,欧阳自远学的可是地质。在他读研究生之前,知识构架中更多的是地质术语,这位“不安分”的地质学家将自己的研究领域延伸到了天体。
  
  跳到核物理的草丛
  
  至今,让欧阳自远怀念不已的两位学界前辈,一位是他读研究生的导师——涂光炽先生。
  还在地质学院念四年级,欧阳自远就听过涂先生的课,对涂先生崇拜得不行,决意要考涂先生的研究生,后来果真如愿地考取了。涂先生是一位具有很高学术水平和造诣的科学家,无论是给学生上课,还是写论文,其思维非常严谨,表达非常准确,他一步步地引导你去打下扎实的基础,又告诉你应该如何开展科学研究。他不希望看到学生仅凭着聪明或走捷径,便有樱花一时的绚丽,他总强调功夫要花在地面下,唯有根深才能叶茂,而叶茂必然结出丰硕的果实。
  另一位就是侯德封先生,当时虽年逾花甲,却仍然是地质学界具有极大号召力与凝聚力的一面旗帜。
  在40多年从事地质矿产调查与研究的基础上,侯先生冲破了当时刚刚兴起的地球化学、同位素地质学、核年代学等学科学术思想的禁锢,运用现代核物理学的基本原理,深入探讨地球演化过程中各类核素的特征,力求深入认识组成地球的各类元素的生、运、定、聚过程,开创了“核地球化学”这门新学科,从此开辟了地球科学一个崭新的领域,并推动着地球科学向探索更深的物质层次进军。
  侯先生还是一位具有长远眼光的科学战略家。
  因中苏两国关系日渐恶化,留苏任务取消后又回到所里上班的欧阳自远,一天,被侯先生找了去。
  侯先生说:我叫你来,是想要你去搞核子地质。
  欧阳说:我学的是什么您最清楚,我可没学过核物理。
  侯先生说:那你就到科技大学去,听核物理系的课,尽快学完。
   可以压缩的时间都压缩,必须牺牲的时间统统让出来。欧阳自远用一年的时间,打好了核物理理论与实验技术的扎实基础。他的第一个收获,竟是一个怀疑,这怀疑,还是对着侯先生创立的“核地球化学”中的裂变一说。
  他觉得侯先生过高估计了自然界重核裂变对地球物质组成变异和内生成矿过程的作用,将成矿的地球化学过程和元素起源的过程混同了,因而,侯先生提出的成矿作用以“裂生为主、演生为辅”的论述难以确认。
  他想,能不能换一个研究自然界核转变能的角度,比如研究一下地球有多大的能量,这些能量是怎么产生的,又是怎样传输和分配的,地球为什么会这样演化?或许有助于弄清楚地球物质的演化过程。
  侯先生十分认真地听取了学生的看法,沉思片刻,突然说:欧阳,那你再去原子能所,去赵忠尧先生的加速器室工作半年,学会能谱,还有怎样测量原子核的能量。
  这时候,侯先生俨然拿着一支猎枪,欧阳自远则似遭枪惊的野兔,从一个学科的草丛里,跳到另一个学科的草丛。他尚不清楚,从自己在地质学院所学的金属与非金属勘探专业开始,到他初步涉猎的陨石与宇宙尘的研究,再到核物理、原子能,他已经在为自己这一生中最终要写出的一篇大文章在汲取尽可能丰沛的学养,同时,还在为这篇文章之魂储备足够的气韵……
  
  与月球第一次亲密接触
  
  作为我国探月工程的首席科学家,欧阳自远与月球的第一次接触是上世纪70年代末,那次是“陨石”牵的线。1978年,美国总统安全事务顾问布热津斯基访问中国,代表美国总统卡特送给当时的国家主席华国锋一件特殊的礼物——从月球上带来的一块小指尖大小,仅有1克重的岩石样品,这块石头是美国飞船登月时采集的。
  华国峰将样品转交给科研部门要求研究。由于当时搞天体岩石的科研人员很少,有关部门很快找到了远在贵阳的欧阳自远。那时,欧阳自远的陨石研究已
小有成就。
  样品很快从北京安全地送到贵阳。“美国去过6次月球,这块岩石是哪次登月采集的?采自月球的哪个地方?对于这些,我们当时都一无所知。我小心翼翼地取了0.5克作研究,另外那一半送到了北京天文馆,希望我们的人民也能亲眼看一看月球的一部分。”欧阳自远接着说:“仅研究这0.5克石头,我们共发表了14篇相关文章,最终我们确认这块石头是‘阿波罗17号’采集的,并确认了采集地点,甚至还确认了石头所在的地区是否有阳光照射等等。”
  美国人赠送月岩样品,其实也是在探测我们的测试能力和研究水平,虽然这话没有明说。但我们的研究结果还是让美国人很信服了。
  后来,欧阳自远成为中科院院士、月球应用科学首席科学家。
  
  中国的探月之路
  
  中国探月事业的基础是火箭和卫星,这也是中国引以为傲的“两弹一星”的基础之一。
  当年那0.5克月球岩石样品,成为此后10多年中中国月球科学研究的唯一实物对象。除此之外,中国的科学家们只能跟踪国外的月球探测活动。
  1983年3月,4位著名老科学家——王大珩、王淦昌、杨嘉墀、陈芳允联名呼吁“中国要跟踪研究国外战略性高技术的发展”,邓小平在这份建议书上作了“此事宜速作决断,不可拖延”的批示。从而诞生了“863计划”。
  1992年,已是中国科学院地球化学研究所所长的欧阳自远向“863计划”专家组提出,我国应该开展月球探测工程。
  不久,“863计划”专家组请欧阳自远递交一份正式报告。在这份报告里,他得说清楚的第一个问题,就是我们国家有没有必要做这件事情,或者是不是可以推迟到国家富强了再做。报告的题目是《中国开展月球探测的必要性和可能性研究》。
  结果,完成这个报告用了两年。其必要性,用有限的一段话概括就是:
  月球探测是一个国家综合国力的体现,对于提高我国在国际上的威望,增强民族凝聚力很有意义。而且,月球探测是中国实现载人航天和应用卫星之后又一个新的里程碑,也是一个国家高新技术发展的标志。
  由于月球在军事、能源等方面有着重要意义,美国、英国、日本等国家都斥巨资实施探月计划,印度等国也蓄势待发。“月球从没有像今天那么亮过,也从没有如此诱人”,因此,欧阳自远认为,探月是我国不能不做的一项工作。以现在的国际形势来看,中国如果不做,就难逃再次落后挨打的命运。
  此外,月球上的矿产资源、能源和特殊环境,是将来人类社会进一步开疆辟土的重要领域。如果中国一直袖手旁观下去,就难以维护我们民族的权益,对于深太空将丧失发言权。“863计划”专家组予以通过,认为报告以充分的事例与数据说明,月球探测工程不仅不会拖我们国家经济建设和国家发展的后腿,相反,还能起到有力的推动与促进作用。
  随后,中国科学院高度重视,拨出经费,要欧阳自远的团队转入中国开展探月的战略与长远规划的研究,再用两年时间去论证一个问题,即中国若要开展月球探测工程,它应该如何布局与实施。
  这是欧阳自远的团队得到的关于探月的第一笔经费,也是中国人花在月球上的第一笔钱。此前,他们用的都是地球化学所天体化学室那十分微薄的日常经费。
  在阵阵非议声中,他得到了两院院士的宝贵支持
  大多数两院院士都支持中国开展月球探测工程,其中不乏功德双馨的巨擘泰斗。闵桂荣院士是我国航天领域首席科学家,他提出了中国要搞月球卫星的建议。
  杨嘉墀、王大珩、陈芳允三位院士以“863计划”的名义,发表了《我国月球探测技术发展的建议》。
  全国政协副主席、中国工程院院长徐匡迪,特地请欧阳自远介绍我国月球探测的战略规划与实施方案。当他听说有人认为,最华彩的一幕已在“阿波罗”登月时结束了,中国人再做,也不会有美国人做得高明,徐匡迪院士说:说这种话不符合中国实际,不符合中国发展的思路。我国是个发展中国家,如果按照此种逻辑,对国外一切先进的东西都不必学习、借鉴、研制了,那我们今天还在坐牛车、住茅草房。而且,如果中国人不做的话,那就只有买了,可月球能买吗?月球资源、月球环境能进口吗?
  1996年,中国科学院、国防科工委接受了欧阳自远团队的第二个报告。
  此后,他们提议与设计的我国探月的战略与长远规划,不仅仅要在两院院士层面中进行论证,还要就国防科工委、中科院相关研究所、总装备部、航天集团公司、各相关高校等多方面的质询进行答辩。
  在这庞杂又严格、乃至峻切的答辩中,欧阳自远如一块膨胀了的海绵,充分吸取了当今中国第一流科学家、工程技术人员的智慧,避免了环节上的粗疏和技术上可能出现的纰漏,保证了方案的扎实与严谨。
  看到了我国科学技术发展的整体水平,以及由重大科技项目里所折射出来的国情,这使得他在方案的编制与修正中十分注意与之相匹配
  比较明显的是,方案里强调探月和登月不能混为一谈。根据我国的科学技术水平、综合国力和国家整体发展战略,以及参考世界各国重返月球的战略目标和实施计划,我国的月球探测近期应以不载人为宗旨,是探月,而不是登月。
  
  中国探月得分三步走,为“绕”、“落”、“回”。
  “绕”就是研制和发射我国第一颗月球探测卫星,对月球进行全球性、整体性与综合性探测,以获取月球的三维立体图像等;“落”就是发射月球软着陆器,试验月球软着陆和月球车巡视勘察,就地对月球进行探测(图2),并开展月球天文观测等(图3);“回”就是不仅向月球发射软着陆器,而且发射小型采样返回舱,采集关键性月球样品返回地球。
  
  整个航天技术分为三大领域:卫星应用、载人航天和深空探测。我国在前两项已经取得了很大成就,深空探测至今还是一片空白,而开展月球探测,将是中国实现深空探测零的突破的最佳选择。
  2001年,由欧阳自远牵头制定的“发射绕月卫星”第一期科学目标和有效载荷配置终于通过国家评审(图4)。2003年9月,中央最终同意并批准了这个计划。
  2003年底,一份十分厚重但主报告简约明了、附件很多的正式报告送进了中南海。
  2004年1月24日,温家宝总理在这份报告上签上了自己的名字,代表国家批准了“嫦娥一号”工程的实施,并提出了“高标准,高质量、高效率地完成绕月探测工程”的要求。
  温总理批准“嫦娥一号”计划的下午,欧阳自远就知道了。
  欧阳自远被任命为中国月球探测计划“嫦娥一号”工程的首席科学家。
  这是我国航天重大工程里首次设置首席科学家一职。这意味着,在以往航天重大工程里具有的指挥系统、设计系统外,现在又设立了科学家系统。
  贵阳地球化学所里一直跟着欧阳自远干的4个年轻人已调来北京。当晚,欧阳自远从家里拿来一瓶茅台酒,请大家去一家餐馆里小酌。人人高举酒杯,欧阳自远的
喉结一上一下地抖动:“我们所有的努力……都是为了今天,我们很……幸运。”
  一阵阵碰杯声,激越而又脆亮,像是静水深流的春水上那冰层的迸裂声……
  欧阳自远本人得操心的事情更多了。整个“嫦娥一号”工程共有几万中性参与,大多数人不了解月球,需要写一部《月球科学概论》速成。还得要有一本《嫦娥工程手册》,让工程人员了解有关月球已知的大量参数,这对他们的工程设计十分重要。一部专业书,一本工具手册,正常情况下,怎么也要花上好几年。欧阳自远领着几个助手,没日没夜写了几个月,初稿就完成了。仅《月球科学概论》就有50多万字,他累趴下了……(图5)
  他也是老人了,医生要他在医院里住上一个月,可他只住了一星期,就吵着出院了,说是后面还有一大堆活要干。
  
  因为,一个被耽误了太多机会的古老民族,终于向着一个新的巨大机会上路了。
  
  “嫦娥”奔月将不再是神话
  
  1967年7月20日,美国“阿波罗11号”飞船的月球着陆舱“小鹰号”完成了所有检测程序,正在接近月球表面……,
  在短暂的等待中,休斯敦的地面指挥中心向宇航员柯林斯介绍媒体对人类历史上首次登月的相关报道:
  “在今天各大媒体有关阿波罗登月的头条报道中,有一条要求你注意寻找一位美丽的女士和她的宠物——一只可爱的兔子。中国有一古老传说,一位叫嫦娥的姑娘在4000年前就已经从地球飞上了月球,从此就一直生活在那里。她唯一的伴侣就是一只白兔,这只兔子的名字目前还不得而知,可应该不难发现,因为这只兔子很大,而且住在一棵月桂树下……,”柯林斯笑了,紧张的情绪略有放松:“好吧,我会找找这位兔子姑娘。”
  对于当时全世界守在电视机前的绝大多数观众来说,这是他们第一次听到“嫦娥奔月”的美丽传说。
  从一开始,人类的探月计划就与先民们的神话故事紧密相联。美国的载人探月计划被命名为“阿波罗”——古希腊的传说中,这位太阳神驾驶着天马拉的战车踏过天际;日本将自己的探月飞行器命名为“夜姬”,这是日本的月之女神。
  因此,当中国人准备进行月球探测时,这一计划毫无悬念地被命名为“嫦娥工程”。探月工程的总指挥栾恩杰告诉记者,用神话来命名航天工程在中国还是第一次。它对海内外华人会有很强的号召力,表明它是整个中华民族的工程。
  按照中国探月工程的3步计划,2007年“嫦娥一号”卫星开始进行绕月飞行;2012年前后,中国的月球车(图6)将在月球上实施软着陆;2017年之前,中国研制的机器人将把月球土壤样品采回地球,在探月工程前三步完成的2017年前后,中国将择机载人登月,并与有关国家共建月球基地。
  
  欧阳自远透露,以目前的技术,我们已可把人送到月球上,但只能实现“单程票”,而要让航天员安全地返回地球,我们要的是“返程票”。预计2020年至2025年,中国将有能力实现载人登月。
  由于以前“阿波罗”登月时用的飞船和火箭技术都已过时,因而,美国重返月球的时间的时间最早是在2018年。
  欧阳院士据此预计,10年之内,没有任何一个国家有能力登上月球。
  2007年10月24日18时05分中国第一颗探月卫星“嫦娥一号”,发射成功。
  欧阳自远院士表示,这一发射时间是经过精心计算的。
  由于卫星要有一个非常确切的位置进入绕月轨道,这样一个月推算下来只有一天的时间,而这一天当中只有35分钟是允许发射的。
  可是,万一这一天刮风、下雨、打雷,发射不了,就得再等一个月,所以这是很艰难的事情。负责搞轨道的科研人员为此想了个办法:提前2天发射。找到一个好的气候,发射上去以后,让它绕地球转两天后再走。这样,“嫦娥”得经过9天9夜的长途跋涉,才能到达绕月轨道。
  对待科学事业如此严谨心细的科学家,生活中又是一个什么样的人呢?
  与欧阳院士青梅竹马的夫人邓筱兰,透露了院士在生活上一些有趣的事。
  对家里的事,欧阳院士几乎从不过问,怎么凑合都行。饭做好了,叫他吃他就吃。什么菜,烧得怎么样,他都无所谓,做熟了就行,穿衣服,恨不能天天穿同一件,哪件拿顺手就拿哪件,冬天不知添衣,夏天不知减衣。
  更有意思的是,他竟然分不清家里的洗脸毛巾和洗脚毛巾。学医出身的夫人给他讲了一百遍,他都弄不清。因此,每次他一洗脸,夫人就很紧张,得赶紧跟着他去卫生间。不然,洗脸、洗脚的准搞错。
  至于家里的孩子们有多大年纪,什么时候生的,他也统统记不住。他对小孩就一条,你给我好好读书,要听话,对人要好,同学之间要互相友爱,他把原则交代一下,剩下的就留给做母亲的了。
  正是由于无数科技工作者像欧阳自远这样忘我辛勤地工作,属于中国自己的卫星“嫦娥一号”才得以升空。但这仅仅是这位科学家把梦想付诸实践的开始,欧阳自远满怀信心,他相信自己一定会亲眼看到月球上留下中国人的脚印,让月球记住中国人!


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责任编辑:skylook

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