上万航天人研制十年、花费数十亿的“嫦娥五号”,换回1.7公斤的月壤是否值得?-创新-知识分子

上万航天人研制十年、花费数十亿的“嫦娥五号”,换回1.7公斤的月壤是否值得?

2021/01/07
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嫦娥五号升空是一个转折点,它的科学意义非常重大。

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“嫦娥五号在技术方面花几十个亿是值得的,这为我们国家未来的更大的载人登月工程奠定了一个很好的基础。很多年轻人在这里面都是得到了非常好的锻炼,它能够取得百分百的成功是非常不容易的”,近日,中国科学院国家空间科学中心研究员、中国航天科普大使周炳红在采访时表示。


“嫦娥五号”登月模拟图片


撰文 | 袁岚峰(中科大副研究员)


问:您在得知嫦娥五号成功落地后,当时什么心情呢?


周炳红:落地时候的心情应该说,跟嫦娥五号升空的时候大不一样。嫦娥五号发射的时候我在现场。我是第一次看火箭发射,虽然研究了十几年。当时我是吓傻了,我就想跑,但是又没地方躲,因为整个云都是通红的,我当时很害怕,那火箭在我头顶上拐弯,我真的是担心它掉下来,但是后面我就,应该说是波澜不惊了。它成功了我非常高兴,很不容易,因为嫦娥五号,在长征五号延期的几年,储存了几年,我们还很担心它在储存过程中可靠性会下降。最后它应该是得了一个非常漂亮的、应该是100分+。大家都非常高兴,我也很高兴。


问:那您的同事们在朋友圈里,是怎样的一个反应?


周炳红:同事们都很开心,因为我们单位的同事,参加了一些载荷的研制。然后我们科学院的话,有很多人是负责相关的科学研究,他们应该说是最高兴的。因为只有样品拿到了,他们才能开展后面的太阳系起源演化,特别是月球形成过程的研究。


问:这段时间,您们在微信群聊的内容是什么呢?


周炳红:我觉得值得说的有两个方面,先说一个比较好玩的。


第一个是大家很关心的 “美国人到底是不是真的登上了月球”,我们觉得这是一次很好的机会。我们的登月方案跟美国阿波罗当时登月方案很接近。应该利用这次机会,做一个很好的面向全中国,甚至全世界的科普。我觉得这是非常好的一个机会,我们都想利用好机会,进行科学的宣传,这是一方面。


第二个点就是,我们国家第一次能够第一手地站在科学的前沿,直接地拿到月球的样本,我国很多科学研究也开始站在人类的最前沿了,大家都开始来看我国科学家是不是会提出什么新的科学假说。其中大家就注意到一个是国家天文台的李春来研究员,他们已经在《自然》杂志上发表文章,说我们国家在嫦娥四号项目中是看到了可能是橄榄石,那是在月球上千公里深处,应该是撞出来的。如果是这样的话,那就证明了月球是经历了月幔的分异,也就是它会分层,跟我以前的分层流动研究有一定的关系,它会把月球深部的石头给撞出来,我们国家找到了证据。



还有一点就是提出了一些猜测。这次嫦娥五号拿出来的样品大概是在20亿年前左右形成的,如果之后的样品分析证实了这一点,那应该说我们国家补足了我们对月球演化过程一个非常重大的空白,对检验西方国家提出的一些理论假说都具有非常重大的科学意义,所以我们国家的科研已经是站在对人类知识做贡献的层面上来了,大家都非常期待。


问:嫦娥五号落地地址为什么要选在内蒙古四子王旗这个地方?


周炳红:其实说为什么选在这呢,我们要回答为什么不选择别的地方的问题。这主要有两点。


第一个就是为什么不选择海上。美国选择海上回收,因为美国它海岸线长,它的发射场也都在海边,所以它回来的时候在海上是很方便的。另外就是他们有航母,恶劣的海况他们应对起来也很有经验。我们国家不是不可以去海上,去海上的话应对恶劣的海况成本太高了,所以我们没选择海上。


第二个就是我们在陆上还是有其他的回收场。比如上次长征五号B发射的新一代飞船,其实就落在东风回收场,那个回收场离火箭发射场还更近。那么这次为什么选择四子王旗?主要是因为那个地方有个优势:比较大,人口也稀少。另外我们国家以前的神州飞船都是在那回收的,我们的测控设备、人员、经验都是在那里,所以一般情况下我们还是会选择在那,其实是理论上是可以有备用的回收场。


中国的探月工程


问:嫦娥五号刚落地的时候立马有人上来给它贴暖宝宝。为什么要贴暖宝宝呢?如果嫦娥五号被冻住了会怎么样?


周炳红:嫦娥五号返回舱是有姿态控制器的,因为它要精确地控制再入大气层,那么这个控制系统里面要用到化学推进剂——无水肼,它是一种有毒的化学物质,其次它跟水的化学性质很接近,密度也差不多,冰点也差不多,它在1.4度左右就会结冰,结冰以后需要把有毒的无水肼排空不容易。其次就是怕它在运输过程中结冰、膨胀,把一些设备给弄坏了。它运到北京以后,我们先把推进剂排空,再运到航天城以及国家天文台进行样品处理,所以给推进剂保温的原因主要是怕它结冰。



问:为什么中方表示,是否把样品分享给NASA取决于美国政府的态度呢?


周炳红:前几年,应该说是快十年前了,美国出台了这么一个政策,禁止NASA跟中国进行航天合作,所以我们中国的意思是,在你这种航天政策下,我们给他样品违反了美国人制定的政策,大概就这个意思。相当于我们国家在这方面,其实是一个反问,一个政策上的主动吧。


问:您估算一下成本,那一千克的月壤大概要花费多少钱呢?


周炳红:就是它不两公斤,按两公斤算。根据我们一般卫星的研制成本以及火箭的成本,每公斤是不会少于一亿美元。一公斤的成本大概要合个小十亿人民币了,是很大的一个成本。因为它涉及研制人员将近上万人,而且研制了将近十年的时间,所以投入的成本还是很高的。


问:您觉得值得吗?


周炳红:我觉得是非常值得的。为什么非常值得呢?从两方面看。


第一个方面刚才前面也说了,就是我们中国开始从整体上,应该说在这个上首先突破,向全人类提供新的科学知识,我觉得这是一个转折点,科学意义非常重大,将会提供关于月球形成演化以及太阳系几十亿年前到底发生了什么的科学知识。


第二方面就是工程技术上的意义。要组织这么大一个工程,而且费时十年,最后整个系统的复杂度跟阿波罗工程其实相差不大,只不过它没载人。那么能做到现在很漂亮的一百分,就是我们国家航天人才队伍得到了非常好的锻炼,我们国家的系统工程方法也得到很好的检验。这对于我们国家以后组织来进行大的工程建设,甚至是国家的管理,都是有非常重大的意义的。这些方法都是值得社会方方面面一起来学习。一个是科学方法,一个是技术方法,都值得所有行业的人来借鉴。


问:那如果您有机会拿到一部分嫦娥五号带回来的月壤,您会想拿它来做什么呢?


周炳红:我直接去从事嫦娥五号土壤研究应该说是太晚了,其实这是很多专家研究一辈子的事。刚才提到李春来研究员,以及地球地质物理所的林杨挺研究员,以及国家空间科学中心的邹永廖研究员,他们是专门研究这个的。这个研究要准备很长时间,虽然最后他们的研究看起来好像是几个月、一年就研究完了,其实准备时间真的是一辈子的事情。


那么如果要问我,我现在关心什么?我是做小天体的。其实我关心的是能不能在月球上找到地球的石头,就是地球的石头有没有到月球上去,有没有到火星上去?或者说地球6500万年前恐龙灭绝的那个石头能不能在外太空找到?或者是将来把它抓回来,实证确实有6500万年前的地球石头飞出去了。在月球、火星或者在太空,我们能够抓到它,以后如果有机会,这是我会努力去做的地方,而对于月壤的研究,相对来说,我跟大家一样,是个门外汉。


问:如果嫦娥五号这次返回失败了,您认为会对您和您的航天朋友们会有怎样的一个影响?对中国的航天事业会有怎样的一个影响呢?


周炳红:如果失败了,我觉得肯定会有很多人很难受。因为确实是研究了十年。我们也看到新闻,航天城的庆祝仪式举行到了十点,那些参与研制的年轻人都在那里是彻夜地欢呼和庆祝。如果没有成功,我想他们是非常伤心的。现在网上其实也可以看到各种节目和视频,他们在指挥控制室,都是年轻人,三十岁上下,都非常专注地盯着自己的屏幕,一直在等待着这个消息,非常专注地投入。我看到他们的精神面貌,觉得很有信心。


对我来说失败了没什么,因为我的年纪经历的事情可能更多一点,一般也更看重过程。我觉得这最后一下应该是水到渠成的一个结果,如果它没来,对我个人来说也会比较淡定,但对那些年轻人,我觉得是很需要这个成果,激励他们以后更加努力地投入到航天事业中去。


如果失败了,我们还有一个嫦娥六号的备份,现在嫦娥六号就不用去月球现在的这个地方,可以去南极或者是背面,去找有水冰的地方再去采其他的样品。在答记者问上,航天局的负责人也公布了国家的很多航天计划,那些计划此前在新闻上也报道过,但是很零散,一般的公众没注意,但这次是很正式地在新闻媒体记者答问中系统地公布,包括以后的载人登月计划、嫦娥六号、七号、八号,这次都说了。


问:那嫦娥五号的成功对于中国的载人登月有什么意义呢?


周炳红:我觉得首先是嫦娥五号的技术,这个技术流程跟将来载人登月的技术流程基本上是一致的,所以它奠定了一个很好的基础。这也是为什么嫦娥五号一个三百多公斤的返回舱只带回来两公斤样品。它获取的再入大气层的方法,特别是再入大气层的热流的数据,对以后载人登月返回都是有直接的借鉴意义的,还有就是它整个的从月面起飞、在环月轨道对接,这些技术以后都可以拓展,可以继承到我们的载人登月之中,所以说它花几十个亿值,也就是在技术方面,这为我们国家未来的更大的载人登月工程奠定了一个很好的基础,也培养了人才。很多年轻人在这里面都是得到了非常好的锻炼,它能够取得百分百的成功是非常不容易的。


注:本文转载时略有改动。



作者简介


袁岚峰,中国科学技术大学化学博士,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心副研究员。

 

制版编辑 | Morgan


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