中国探月不是梦――月球探测的进展与前景
柴 静:欢迎您,欧阳自远教授。我想问的是:您的童年时代跟我还有在座的每一个人可能都没有区别,我们都对抬头看到的那个天空充满好奇心。您小时候有没有梦想过登上月球?
欧阳志远:梦想过。我总想知道月球究竟是什么样子,我很想知道"桂花树"究竟是怎么个形态。我很敬佩吴刚无止尽地砍树,但砍完这个树又复原。究竟是什么力量使桂花树永远没有办法砍倒?我过去看小说确信有一个广寒宫,也确信嫦娥在上面是孤独的。除了玉兔就没有其他什么人了。所以我很想探寻一下这个秘密,探寻一下究竟月球是什么样的情景。但后来长大了,慢慢知道月球是一个非常严酷的、死绝的世界。但这更引起了我的兴趣。因为我就是要研究这些东西,探求它为什么会形成这样,探求它为什么不能成为像我们地球这样生机勃勃、这样繁茂、这样的发展。我觉得,这都是月球的大小、月球的组成决定了它自己本身的命运。所以我对月球总基于一种特殊的感情,我总觉得它是一个储藏库。为了人类进一步的发展,我们的地球已献出它所有的资源和能源。现在我们的月球又要为人类再进一步做贡献。我总觉得它们是非常难能可贵的。我始终觉得我要好好地研究它们,让它们能更持续地为人类服务的时间更长。
(一)月球探测的历程及进展
大家知道,自古以来人们总是希望知道月球的真实面貌,总是希望探求月球的一些奥秘。从古代以来就留下很多的神话传说。我们很多诗人也非常深情地赞美我们自己的月球。因为月球是属于地球的,月球是地球唯一的卫星。所以对月球的真实情况怎么样,我想给大家做一个简短的介绍。这张图片是我们的太阳系,我们人类生活在环绕太阳的第三个行星上。这就是地球,这是我们一个共同的家园。这是在太空中所看到的地球和月球的情景。地球和月球平均的距离大约三十八万公里,月球的表面积大约相当于四个中国的版图。月球是我们地球的天然卫星,是离地球最近的天体,也是人类飞出地球进行整个深空探测的最首选目标。这是我们的太阳系,这是我们月球正面的照片。
关于月球探测的历程,应该说在一九五九年之前,全地球上的人类都是用肉眼或用望远镜观测我们的月球。因此有很多的遐想,有很多不真实的认识。从一九五九年以来,人们实行了空间探测,对月球进行了近地近月球的观测。这是一九五九年到一九七六年,全世界掀起了一个月球探测的热潮。那以后经过了将近十八年的宁静期。从一九九四年以来,一个新一轮的月球探测高潮又开始了。从一九五九年到一九七六年,月球探测的频度(很高,)主要是苏联和美国开展的。一共发射了六十五个探测器,成功的是四十五个。在十几年的月球探测当中一共实现了六次载人登月。这就是阿波罗登月的实现。一共采回了三百八十一点七公斤样品,从月球上采集回了地球。实现了三次不载人取样返回地球,这三次获得了零点三公斤的样品。加上前一次的探测,共计人类获得了月球上的样品是三百八十二公斤。另外从月球上掉下过很多陨石到地球上,现在大概确证的有二十二块。也就是月球上很自然地掉下了本身的一些岩石在宇宙空间运行。最后跟地球轨道相交就降落在地球上。我们发现了它们,也证明是来自月球的大概有二十二块。这是我们目前所获得的全部月球有关样品的情况。
这就是阿波罗宇航员首先踏上月球的表面。这是很有名的一句--大家知道--"对于他本人来说是一小步,对于整个人类来说却是跨了一大步"。当然这里面这个脚印,大家很多人认为阿波罗登月本身就是一个弥天大谎,而且是假的。我想负责任地来说这件事。应该说这是人类发展史上一个非常重大的突破。每年要召开多次月球讨论会,所有这些样品,包括阿波罗的一些样品,在中国来说,我们的实验室进行了精细的研究。所以我相信这件事是事实的。大家举了很多例子:比如说照片上天空在月球上看起来是漆黑的,星星是非常明亮的。为什么照片上没有一点星星的痕迹呢?大家知道,月面受到很强的太阳辐射,要照一个漆黑的星空,很难用一般的像机把星星拍上去。大家又举了一个例子:美国宇航员插的美国国旗怎么能够在月球上飘扬?大家知道,月球上没有空气也没有大气活动,旗帜不可能在月球表面进行飘扬。但大家仔细看照片就可以看出来,实际上它是一根杆子把国旗撑起来的。就像我们打雨伞,没有撑开就合起来了。到月面上一插,把它撑起来,整个国旗就支撑开来了。我觉得这是非常真实的。
人们进行了几十年的工作,获得了非常重大的成果。月球(研究)经历了十八年的宁静期。这主要是由于冷战的结束、前苏联的解体。另外大家深感第一次探测耗资非常大、效率低、探测水平也不高,大家应该提供一些新的思路来开展新一轮月球探测。所以在一九八六年,美国提出重返月球,又提出一个"又快又好又省"的方针。相继在美国、俄罗斯、欧空局、日本、印度,甚至包括我们中国都相应提出了重返月球的方案。这是美国提出的一个非常庞大的计划:在二十一世纪十五年到二十年之间,他们要建立具有生命保障系统的受控生态环境的月球基地,就地取材加工火箭的推进器,建筑月球的基地,开采月面的氦三运回地球。我一会儿要说为什么要开采这么一样东西;那么这是欧空局二零零二年要发射一个卫星,紧接着二零零三年以及以后都编制了精细的计划;俄罗斯也在编制自己的计划,要建立月球轨道站,要发射月球车,要确定氦三含量,另外最终也要建立月球基地;日本一九九零年已发射了,今后他们很快会要发射月神号还有其他一些探测器来进行月球探测;印度也预计二零零五年要进行月球探测。
那么为什么这么多国家一下蜂拥而起,都要对月球进行探测?也就是说现在科学技术已发展到这个程度,人们意识到必须对月球再展开一次新一轮的探测。因为对月球来说,联合国规定:谁先利用,谁先获益。所以概括起来,二十一世纪月球探测的战略目标应该是建设月球的基地,开发和利用月球的资源和能源,为人类社会的可持续发展服务。不是纯粹地为了单一的科学目标,而是要综合性地开发利用我们的卫星月球,来为我们的地球服务。
头一轮探测我简单地介绍一下取得了哪些成果,当然还有月球的各种物理参数。另外月表的环境。经过精确的测量,月球确实是没有大气。它的大气压大约是十的负十四次方。月球正因为没有大气层,所以没有热的传导。照到太阳的地方非常热,大概有一百多度。就在旁边没有照到太阳的阴影处是负一百五十度,温差两百多度,是这么一个严酷的环境。我这儿举了一个例子:月球、水星、火星、地球半径越来越大,它们表面的大气压也越来越大,一直到地球接近于一个大气压。这就是因为它行星质量比较小,捕获大气的能力比较弱,所以月球几乎是一个超高真空的状态。另外月球没有磁场。我们的火星是一种极子的弱磁场,我们地球大家知道有南北极,有一个很典型的偶极子磁场。这是在火星表面看到的大气,有很强的台风。另外大家可以看到在极地风速非常高。这是不同时间记录到的。
那么从磁场来看,我们地球有一个很好的偶极子磁场。因为火星大家可以看到,南极北极多得很,所以是一个非常复杂的多极子的磁场。因为它比较小,比我们地球小。而月球连磁场都没有了,为什么呢?这就是因为月球已僵化了,已全部固化了,没有一个机制可以产生磁场。我们的火星也接近于临终的状态,就是接近于老年,接近于死亡的前阶段。而我们的地球还仍然生机勃勃,我觉得大概是个壮年期。根据计算大约还要四十五亿年,也会像我们的月球一样,实际上就是一块大石头。将不会有地震,不会有火山,不会有岩浆活动,非常平静地走向死亡。这个死亡不是爆炸,而是平静地固化成一个大石头。它的命运今后决定于太阳的命运。这就是火星探测到的多极子的磁场。月球上的石头有一点剩磁,我这底下是时间,就是三十亿年、四十亿年,那么岩石的剩磁还比较高。大约到三十一亿年就和现在一样了。我后面还要提很多的证据,我们的月球在三十一亿年以前已终结了它活跃的生命,而是已僵化、趋向死亡。月球表面分为月海、月陆和撞击坑。
这是月球的正面图,这是月球的背面图。为什么分正面背面呢?因为我们在地球上永远只能看到这个面。这是我们所看到的桂花树。这是一个很好的(想象),人们想象的吴刚在砍这个树,永远也砍不断。其实这些蓝颜色的地方都是低洼的地方,我们称之为月海。但是月海里没有一滴水,因为月球表面温度很高,又没有大气,不可能存在液态水。这是月球的背面。因为我们的月球很巧妙,它的自转周期和公转周期是一样的,因此你永远只能看到这一半,你绝没有任何人能看到这一半,所以我们看到的月球只是这个样子。而月球的背面陆地很多,高山很多,这是完全截然不同的。这是它正面的海的名称,这是它背面,大部分是月陆。我们今天不去细究。这是苏联命名的,因为他最早拍摄到月球背面的照片,全部都命名了。这是月球上砸得密密麻麻的坑。月球四十六亿年以来一直接受各种小天体的轰击,所以大家看到在月球表面砸了很多的坑。这是一个非常大的坑,在坑的里面又有小的坑,我们就可以利用这一点来计算月球表面的年龄。就是坑砸得越多就说这一块地方越老;坑砸得越少这块地方越年轻。这个图是经过验证的数据,我们以后就会根据坑的密度来计算月球表面每一个地方的古老的程度,这样我们就可以把月球排出一个表来。这是四十四亿年生存的时候,(这是)四十六亿年,一直到三十亿年,一直到现在,可以分成几个时代。它有截然不同的演化关系,就好象我们社会历史上划分。像我们中国划分唐宋元明清不同的朝代。月球上也可以划分不同的时代,根据这个就可以研究月球演化的历史。
月球表面有一层土壤,大约五到十米厚。这些土壤大家看到是很松散的,土壤的厚度在月海的地方一般来说不大于八米,而在月陆的地方是比较厚的。这层土壤的剖面大概是这样:这是一层粉尘,这是很多的杂的碎块。我刚才说的厚度是指这一块的厚度。为什么我强调这一点?是因为今后这里边有一种非常特殊的资源,可能至少解决我们人类上万年的能源需求。这里面含有一种同位素叫氦三,它主要是来自于太阳风。那么在颗粒里边所捕获的氦三,颗粒越小捕获的越多,这是因为它表面积越大的原因。不同的矿物捕获的气体的量也是不同的。它们同位素的测定结果都是在一个斜率上,证明他们的来源是一个。它们的分布范围在土壤中大概是这种范围,这种范围很典型的是来自于太阳风。也就是说四十六亿年以来,我们的太阳一直在辐射很强烈的太阳风,而最后到达月球的表面被月球的颗粒所吸附。而在太阳风里面就有几种成分是非常非常重要的,我们地球上是非常缺乏的。
月球上刚才讲了是没有任何生命,甚至连有机化合物都没有,这完全可以确证。我们现在最感兴趣的一个问题就是:在太阳系的行星里面其它的行星是否有生命。现在引起全世界轰动的就是这块石头,因为这块石头是火星掉下来的石头,这是在南极州找到的。我刚才讲了,从月球上掉了二十二块我们已经确认的。在火星上(掉下来的)大概我们确认了十八块石头是从火星上掉下来的。这种陨石在显微镜下看是非常漂亮的。在这块石头里找到很多很多这种小虫子,大家一看,其实这是细菌大小的东西,这就很有意思了。所以美国发布他们在火星陨石里面找到了很原始的生命细菌。这块石头的年龄是三十六亿年,因为测年是很容易的,现在我们可以很方便地测出来。这个争论就很大。这是小虫子的截面,这个截面大概是百分之一的头发丝大小。那么做来做去做了几年,大家吵到现在,有一派说是、有一派说不是。但不管怎么样,火星现在是没有任何高级生命或者有生命痕迹存在的迹象,因此大家怀疑:是不是火星上曾经存在过生命?因为三十六亿年以前我们的地球也是这个水平,没有很多人类和动物植物,也是这种细菌的水平。因为生命的演化大约经历了三十八到四十亿年的历史,最后才演化到我们人类如此高级的生物的存在。而且具有这种特殊的能力,创建了如此高度发达的经济和精神的文明的社会。但是三十六亿年前,我们的地球也是这个水平。所以生命也许是火星带来的--通过那个掉下来的石头。也许火星的生命是地球带过去的,现在还在争论。但至少来说,火星大家关注的是否曾经存在过生命。
当然月球上有很多石头有很多矿物跟地球上是一样的,那么它的分布也是很普遍的--特别是玄武岩。玄武岩中含有一种矿物叫钛铁矿。玄武岩的分布大概有我们中国面积那么大。有些地方都是一两公里厚的。还有一种矿叫钛铁矿。这个钛铁矿占有玄武岩里的百分之二十,比我们国家攀枝花开的钛铁矿还要富。所以月球有非常丰富的资源,可以作为地球的资源储备库,是非常有意义的。
另外月球内部构造也是根据地震探测的。根据地震波波速传播的不同,它的结构有差别、密度有差别。这是月球所探测到的:有一个月核,有一个月幔,还有个很厚的月壳,跟我们地球几乎是一样的。这是地球地震波传播的速度。我们的地球也可以分成很多层,不过我们的地球复杂一点,就像我们的鸡蛋一样。我们现在是生活在鸡蛋皮上,那是地壳。我们现在对地球的了解也仅仅是这层鸡蛋皮,而底下完全是根据地球物理的探测,而没有更多实际的证据。月球也是这样的。月球内部的质量分布还是很不均匀的。我们的月球内部的能源已接近枯竭了。一个行星是否有活力关键决定于它内部还有没有能量,有能量就要折腾,就要闹地震,就要闹火山,闹岩浆活动。我们的月球是非常平静的,月震每年释放的能量大概只有千万分之一到一亿分之一的地震的能量,我们的月球已衰老到不能动了。是这个意思。我们的地球还是壮年期。这是在月球上记录到的地震波,绝大部分是一块石头砸到月球上。这些地震台--"阿波罗"放的地震台--都可以记录到它们的地震波,就可以计算它里面的结构。这是一些记录。因此我们把月球的历史就可以排下来。这是从四十六亿年一直排到三十亿年,有哪些玄武岩的活动。这些都是经过精确测年的石头。一下发现我们的月球在三十一亿年以前有剧烈的活动,三十一亿年以后却是一个死亡的天体,基本上没有任何新的石头的形成。这就是我们的月球。月球现在的时钟已停滞在三十一亿年,它是一个古老僵死的天体。这些行星今后的末日大概都是这样。这是月球的地质图。我们的地球却不一样,我们的地球还是很新,还是活动很强。这是两亿五千万年前地球的大陆,只有一个联合大陆,以后板块活动把它们分散而形成今天的面貌。这个板块还在活动,今后大陆还要变化。地球内部还有大量的能量要释放,还有很多的火山活动,还有很多岩浆活动和地震活动。这是板块边缘的地方,都是集中了火山和地震的地方。现在月球上已没有这些了。这是地震分布的地方,这是大的地震分布的区域。我们的中国主要是在东边沿海一代以及地中海这条线上,这就是我们的西藏、云南为什么地震很多,为什么沿海的地方像台湾、日本地震很多的主要原因。
(二)月球探测发展趋势和前景
这是很有名的一九九四年美国发射的,经过月球探测的"克莱门汀号"。它发现月球上面有水,一下又激起了人们的激情--以后在月球建基地就不要带水了,这使大家很兴奋。一九九八年美国又发射了"月球勘探者号",他们发现了月球的很多资源,做了一下全球性的分布。另外它也发现月球上有水。最后它以自己的躯体撞击了月球,想从土壤里溅出一点水分子的水蒸气来,然后探测看是不是有水,很遗憾这次没有试验成功。总之月球上有水给大家以极大的鼓舞。
但我始终认为:月球上有水是毫无价值的--这个水是分布在一些坑里。大家知道月球表面照着太阳的地方是一百多度,有水存在一下就蒸发掉了,因此只有在一个环境当中可以保存--也就是大坑里从来照不到太阳的地方,我们叫做永久阴影区。那个地方是一些冰块和土搅合在一起的,是以这样的一种形态存在的,所以这是月球上的水。月球上的水根据总的计算大概有六十六亿吨,当然还是不少的。那么月球上的水的来源是什么?大家知道,我们经常看到扫帚星--就是彗星,它是冰块和灰尘的结合体,一砸到月球表面就砸得粉身碎骨四处溅射,有些溅射到永久阴影区就被永远保存下来,甚至可以保存几十亿年,因为温度是负一百五十度以下。这样的低温条件下你要把这些冰变成水,第一你要到负一百五十多度的条件下把土层刮起来,加热、蒸馏、冷却,最后变成水蒸气再去用,这是非常困难的,是得不偿失的。所以我一直认为水冰是没有实际的应用价值的。现在全世界几乎大家都说,看来要把水冰利用起来是很困难的,还不如在工厂生产水。因为完全有条件生产各种各样的水。
地球的水很多,水体表面占地球的百分之七十一以上,大家都知道。而火星的表面是否有水呢?这是大家一直争议的问题。这是很多水流的痕迹。在火星表面这是一些河流的河汊的情况,看来确实火星上有过水,但现在表面一滴水也没有。这是一条河流有水经过的特征,因此大家相信火星上是有水的。而火星的极地又有冰,冬天扩大,夏天缩小。不过这个冰不是水冰而是二氧化碳冰,所以究竟火星上有没有水呢?大家一直在探求。现在认为水是藏在地下,因此火星上可能有水,也曾经存在过生命,但现在表面一滴水都没有,一点生命的痕迹都没有。
月球有哪些资源呢?这是铁的分布。这项工作做得非常漂亮。这是月球上的钛,全月球都分布有,有些含量可以达到百分之十以上的二氧化钛。所以在哪儿富哪儿贫这个工作都已经做出来了。因此现在月球(探测)主要集中在这几方面:一个能源探测、矿产资源探测、特殊环境利用和建立月球基地。
那么第一个方面太阳能,大家知道月球表面没有任何云层遮挡,所以你可以无限制地铺设太阳能电池板,而且只要建三个发电厂并联起来,永远有一个厂接受到太阳。而且月亮白天是十四天半,晚上是十四天半。所以一个白天很长很长,相当于地球的半个月,因为它转起来很慢很慢。太阳能传输到地球已解决了能量传输。
但大家关注的还不是太阳能,而是另外一个东西,就是我刚才说的氦三,太阳能就不讲了。氦三的总量大约有100万到500万吨。为什么氦三那么重要呢?我想举一个例子。大家知道我们现在所谓最好的发电厂是原子能发电厂,而原子能发电厂所使用的原理就是重核裂变的原理。大家都知道原子弹,原子弹一下子就释放了。假如我能把原子弹控制起来,让它的能量在反应堆里慢慢释放,就可以让它发电,这也就是我们现在所建立的各种类型的原子能发电站。人类制造氢弹已经四、五十年了,能否像太阳那样一直在氢弹爆炸,我们利用这种理论和爆炸方式把它控制起来,让它慢慢释放能量?这也是人类几十年的梦想,现在慢慢接近很有成就了,这就叫可控热核聚变。因为它是两个原子核在上千万的温度下融合在一起,释放出巨大的能量。你可以氢弹爆炸,我可以变成发电厂,让它慢慢放出能量。这个工作全世界都在研究,我们中国也有很多很有名的研究所在进行这项工作,成就也很好。用得最多的就是氢的同位素氘和氚。
假如我们不用氘而用氦三的话,把氘和氦三两个原子核融合在一起,就可以产生一个质子和一个氦四,那么这个质子是比较安全的;假如用氘和氚的话,是产生一个中子,防护就很困难。因此这个方案是人们企求利用这种方式进行可控核聚变发电。根据我们现在人类的发展,大约在2003年可控核聚变能够实现商业化。假如在那个时候就需要大量的燃料,而这个燃料在月球上储存非常丰富。地球上不是没有氦三,我们地球上氦三的总量只有十到十五吨,而月球上有100万到500万吨。假如我们利用来发电的话,中国每年所需要的氦三的总量是八吨,美国是二十五吨。也就是说,每年有一百吨氦三供应整个地球的话,照样可以发出现在这么多电来。就是说一百到五百万吨可供人类使用一万年以上。所以这是很诱人的,是有巨大的吸引力的,这也有巨大的经济意义、政治意义,甚至重大的军事意义,这是很有意义的事。
另外月球的特殊环境是非常有价值的。大家知道,月球表面是超高真空,没有磁场,是非常稳定的。另外月球的重力比较弱,只有地球的六分之一。人们常常开玩笑:你在地球上是一百公斤,你在月球上大概只有一百公斤的六分之一,大概只有十几公斤重;你在地球上可以跳一米高,你在月球上就可以跳六米高,这是人们经常举的例子。所以你在月球上走路是蹦着走,而且速度很快,(因为)重力比较弱。另外是高洁净的环境。在那个地方建立天台是非常有效的。另外可以建立对地球的全面的观测站、监视站。地球的任何活动,那个地方(可以)最安全地进行监视,这是具有很大的军事意义、政治意义及经济意义的。
另外你还可以在月球上生产一些特殊的制品--现在已经提出单子--有些生物制品在地球上是不能生产的。在月球上大概有十几万种生物制品,另外还有几万种材料只有找到那个环境生产,而这是非常昂贵的,对于人类具有重大意义。另外月球是一个天然的空间站。我们现在知道,打到地球以外的空间站是很窄小的。而我在三十八万公里以外,我这个月球就是一个巨大的天然空间站,你可以施展你的全部才华,在上面做各种各样的工作。另外你要去火星等地方,如果从地球去能量消耗太大,如果从月球走是很方便的。另外究竟在什么地方选择基地?人类要建立这些基地开发利用月球,但最终的目的还是为我们人类自己服务,为我们社会的发展服务的。
(三)我国开展月球探测的意义和可行性
我们国家为什么要进行月球探测?因为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,增强我们的凝聚力都是很有意义的。而且月球探测是我们国家实现载人航天和应用卫星之后又一个新的里程碑,也是一个国家高技术发展的标志。另外月球上的矿产资源、能源和特殊环境是将来人类争夺的一个非常重要的领域。假如我们中国一直是从不问津的话,将来很难以维护我们自己的权益,我们也没有任何发言权。同时它将要推进我们国家的科学研究的一系列的新的发展,也有利于推动我国的空间技术、军事和其他高科技的发展。另外也进一步地推广航天领域的国际合作。
从我们国家来看,我国开展月球探测应该说已完全具备了条件,我们国家也制定了一个长远规划,也制定了首次探测的明确的科学目标。我估计,我们首次月球探测的成果大概相当于美国二000年所得到结果的进一步拓展,虽然我们从来一次也没有做过。我们的目的当然也是为了建立基地,但是我们要经过几十年的努力才行。所以我们第一次探测主要是对月球资源、能源、环境进行全面的、全球性的、整体性的、综合性的遥感探测。轨道不谈了。我们国家完全具备了这样的能力:我们国家的火箭完全有能力送上去,我国的卫星制造水平也是完全达到了这个要求的。这是有关的我们自己发射的卫星,这个完全可以实现的;另外我们有一支很好的队伍。关于轨道、关于飞行器设计、关于有关电子信息技术方面,这些大概都可以实现。我们国家的探测能力也是可以实现的。另外这是卫星的一个初步的意见,这是飞行在地月之间。我国的火箭毫无疑问,甚至还有很大的余量,发射场也要选择优势的,这都已经过详细的论证了。围绕我国月球资源探测来说,技术上是完全可行的,并且也将使我国的空间科学和技术获得新的突破。所以我们想,我们中国总有一天五星红旗也将会插在月球上。当然我这个旗帜是假的,是把它叠上去的。我想中国人实现这个梦已为期不远了!我们现在积极地工作,力争尽可能缩短我们的时间,来实现我们月球探测之梦!
柴 静:欧阳教授,在您刚刚的演讲中,我听到了下面的观众三次惊叹:最后一次是我们看到这幅虚拟的照片的时候,它点燃了每个人心中的梦想;还有一次是您说到月球发现的水只是一个假象,在满目疮痍、非常死寂的月球之上不可能有水跟生命迹象存在的时候,我听到大家的叹息;第三次你说如果我们身处木星上,晚上可以看到十几个月亮轮流转,我也听到大家的低低的赞美跟惊叹的声音。所以我想:科学有时候比幻想更严酷,但是有时候,它能够带给我们更多的惊奇和不可思议的美。所以我们现在正在讨论的是关于月球和外太空探测。
观众:欧阳教授,请问您一下:大家有目共睹,现在地球上的环境污染相当严重。人类尚未将地球治理好,现在大家就都开始准备开发月球,会不会在开发月球的过程中使月球也遭受破坏?人类应该怎样处理可以使人类既自己获得发展,又不损害月球呢?
欧阳志远:您提的问题是一个非常重要的问题。人类生存在这个地球上,我们人类的历史其实只有三、四百万年,而地球本身的历史是四十六亿年。地球在它长期的演化历史中,为我们积攒了丰富的矿产资源,为我们创造了一个非常优美的环境。但随着人类科学技术的进步,随着人类社会的发展,我们现在大量使用过去我们地球积攒下来的各种能源、资源和环境,确实使我们的地球满目疮痍,遭受到了极大的破坏。人类现在已经意识到这一点,也在逐步改正自己的错误,修正自己的错误,来改善这些环境条件,但毕竟还有一个漫长的过程。但人类社会终究是要发展,需求是越来越多的。
很遗憾我们现在的石油、煤、天然气,包括原子能发电的燃料,大概就是煤还可以用一百多年,其它的东西大概都用不到一百年,可能五、六十年就要耗尽了,所以人类是在寻找新的能源。人类需要建设好我们的家园,需要按照生态环境、社会协调发展的可持续发展的模式来更好地更新我们的思想,来改造我们的社会,来改进我们整个人类生存居住的环境,来提高我们生活的质量,我觉得这都是毫无疑问的。
人类毕竟是要增长的,需求还要不断扩大,我认为,这是社会正常发展的特征。因此我们的地球将来能否容纳下我们这么庞大的人群,很多科学家也在考虑。但是不能够移民到月球,因为月球是一个非常严酷的环境。你必须在密闭条件下创造一种地球的环境,你才能够生存下去。否则你到外面还得穿宇航服,说话听不见,热的地方特别热,冷的地方特别冷,只有待在月球基地里。因此上去的人非常有限,开发也是比较密闭的,倒不用担心对月球像人类大肆活动造成的这种环境问题。所以我想月球开发只是地球发展的一个辅助,而不是地球将来移民最终极的场所。现在一些科学家在设想:我们现在六十亿、八十亿、一百亿甚至一百多亿的人口,当然以后科学技术进一步发展,各种物质仍然还是丰富的,但毕竟需要寻找出另外一些场合。所以现在有改造火星的计划―――大约花三百年的时间逐步把火星逐渐改造成为接近于地球。因为在太阳系里面最像我们地球的是我们真正的姐妹火星,当然火星的名字不好听--马尔斯是战神,但火星确实是非常好的地方。现在表面上还是荒芜得像戈壁沙漠一样,但它毕竟有足够大,还可以改造过来。人类终究会想出办法,更好地充分地利用自己生活在好的环境中,不断改造自己的生活质量。我相信今后随着科技的发展,这些问题都会很好地得以认识而逐步地按照正确的、可持续发展的一种思路,来更好地实现人类长期的、稳定的、逐步提高的、永无止境的一个要求,我认为这都是正常的。谢谢!
观众:欧阳教授你好!我想知道从整体来看我国的空间技术开发实力在世界上能排到第几位?
欧阳志远:这是一个如何正确衡量我们自己的问题,但这也是一个很难回答的问题,因为需要有诸多的指标来进行比较。但我想首先第一个问题,空间科学技术的发展、航天技术的进一步拓展和发展,这是牵涉到一个国家的安全、政治的稳定、科学技术发展非常重要的一方面。为什么一九五九年以后那么剧烈地进行月球探测的竞争?这是美苏两大国为了争夺空间的霸权,为了冷战的需要而实施下来的。现在当然冷战结束了,苏联也解体了,但这种争夺是仍然存在的。
当然我们要承认:美国、俄罗斯他们确实是最早实现的,他们的实力是最强的,这应该承认的;另外整个欧洲连成一体变成一个欧空局,借助欧洲的整体力量发展航天科技,我觉得这也是一个非常重要的航天俱乐部的成员;还有一个是日本。日本是后起之秀,确实也突飞猛进地发展;假如按照整个时间来看,我们国家的发展起步比较晚,发展的速度很快。我们现在应该说,我们的空间实力应该说,我们中华人民共和国是一个空间的大国。当然我们有自己的弱点,但也有我们迅速发展和很多迅速进步的方面:我们的火箭生产能力、我们卫星的应用能力,我认为都是高速发展、取得很大的成就。应该说确切地排第几位呢?大家都公认当然我们确实不如美国和苏联,欧洲的整体实力也应该是比我们强。应该说我们中国是具有非常巨大的成就,也有强劲的后力的。加上我们经济的增长、综合国力的加强,在这方面必然有更大的投入,我们也将发展得更快。大家知道现在的战争,过去讲治海权、治空权,现在是要治太空权--美国现在(提出)。看来这是一个很必然的趋势,所以它在搞"导弹防御计划"。我认为我们应该看到这个趋势,我们必须加强我们国家空间的各方面的力量,才能够真正地实现我们民族的独立。一个衰弱的国家、一个科技不发达的国家是不可能真正地实现自己民族的独立和国家的独立的,也很难以维护自己国家的尊严。我觉得这个问题提得很好!我们要竭力尽快推动我国在这方面的发展。我相信我们中国的发展以后的前景还会更好更快!
观众:您好!您刚才说我们每一个中国公民都有机会上月球去旅游。我想请问我们做一次月球的探测大概所需的费用是多少?
欧阳志远:对的,我觉得我所讲的是将来的事情,谁也没有办法预测将来。因为随着航天技术的提高、运输成本的降低,现在我们大约是一公斤一万美元--按一般价格来计算。所以美国有一个富翁要到空间站去,他要付出那么多钱。这在目前的情况下极少数人才能够实现。今后这已经成为一种比较通常的空间运输,现在已有很多设计了:更庞大的空间站、更庞大的空间的旅馆、空间的花园。你要去看看太空的探测里面有很多神奇的、非常令人神往的这样一些设想。我认为今后比如一百年后,整个技术发展到如此的程度,这不应该是一个非常难以逾越的障碍,这是人类必然发展的结果。因为我们现在虽然只有一个地球,但是人类绝对不会我只是永远限制在自己的这样一个地球上,我觉得这是科学发展的必然。现在来看确实是很昂贵的,在我们中国人来说是无法付出这种代价。但是随着我们国家(国力)的增强,随着技术的发展,随着各种各样形式(的出现),(是完全能够实现的)。但我认为将来的主题,我们这一两代来说恐怕主要还不是旅游,最重要的是要把这些技术上能够安全地实现,旅游是紧接着必然容易实现的事。我的看法是这样的。
柴 静:我还想问刚才提问的这个男孩子:如果你真的有机会去月球,你最想看到的是什么?
观 众:最想从月球上看我们地球的样子。
欧阳志远:对。因为很多人都觉得,(这是)我们自己居住的摇篮,总是想从空间看看我们自己生存的家园。我可以告诉大家--当然我也没去过--但是所有的记载、所有的照片都给人这样一个结论和印象:所有的星体当中,最美丽的是我们的地球!(掌声)最千变万化是我们地球。确实它是生机勃勃、千变万化,而且蕴藏着极大生命力的这样一个天体。这是我们唯一的一个家园,所以我们有责任一定要建设好,不能把它破坏!
观 众:进行这样一次月球探测需要多少钱?
欧阳志远:我曾经谈过,这件事引起媒体的一些争论,也引起全国公众的很多误解。我确实谈过,中国进行一次月球的探测大约十亿人民币。我还得重申:也就大约十亿人民币。我的根据是什么呢?美国一九九八年发射了一次对月球的探测,叫做"月球勘探者号"。它的全部成本核算下来六千二百万美元,也就是相当于五亿到六亿人民币的程度。当然人家技术先进,人家有很多都是现成的。不管怎么说它也是没有超过十亿的。印度应该说它也从来没有做过,印度的计划我们也都看了,也仔细地分析研究了,它也有一个经费的核算,我们换算成人民币大约是七亿人民币左右。那么为什么人家做一次也就不超过十亿人民币,我们非得要一百亿两百亿?因为客观本身也就不需要你这么多钱,这是第一点;第二点我还说了一句话:实现中国一次月球的探测,大约只相当于修二到三公里的地铁的价值。媒体又不相信,说这怎么不对,说了很多。我又举一个例子:我以广州来说。广州一号地铁线总投资一百二十亿人民币,建成以后核算下来每公里是六点二六九亿人民币,两公里就十二亿多;最近国家计委审议了广州的三号地铁线,总投资一百五十亿,每一公里的经济技术指标因为还没有建成,核算下来是四点三亿,还是四点四亿一公里。所以我们说我国要进行一次月球探测,最后获得各方面的数据只相当于修二到三公里地铁的价钱。我始终觉得,做一次十亿人民币是可以实现第一次月球探测的,以后也许便宜一点,也许贵一点,以后看计划的要求。至于说我们什么时候实现,完全要由我们国家做出决定,我想大概是这样。
观 众:欧阳教授你好!我们从小就听说过恐龙这种生物。有人说恐龙的灭亡是由于慧星撞击地球的结果。我想问一下,这种说法有没有科学根据?如果有的话,我们人类和地球上的其他生物今后有没有遭受这种灭顶打击的可能性?谢谢。
欧阳志远:这是一个非常好的问题,既要用科学来证明过去,也要用科学严格地回答今后一个严峻的事实。我专门做过这方面的研究,我的任务是要找到撞击以后的铁证,不能说你随便说说想象当中是一个证据。六千五百万年前恐龙的灭绝,现在有越来越多的科学家,也有越来越多的事实证明是一颗小行星撞击了地球。小行星的直径大约十公里,撞击的位置是在墨西哥,现在这个坑也找到了。撞的时间是六千五百万年(前)--因为砸坑的时间是可以测出来的,这些都是事实,已经证实了。坑的直径大约是二百八十公里。就是一砸下去形成一个极大的坑,把坑里所有的物质挖掘出来向空中抛射。撞击的过程我要说得多一点,并不是一块石头砸在地上。因为小行星运行的速度相对于地球来说,大约是十五至七十五公里。大家知道,一个十公里左右大小直径(的行星),你可以算出它的质量来--二分之一MV平方,初中的时候都会算这个算题了。你计算一下有多大的能量?最简单的计算一下,相当于多少个氢弹爆炸呢?我这个氢弹规定为一百万吨的氢弹,不止是一百万个。就是一百万个一百万吨氢弹同时爆炸,它相当于多少呢?不止一百万个,也不止一千万个,甚至还要多的。如此巨大的能量和地球撞击,通过大气层的时候就要使大气层加温,是一个强大的冲击波撞击地球,这样就挖掘地面的土壤、岩石等,汽化、熔融向外抛射,挖出一个大坑。并不是一块石头,是冲击波象氢弹爆炸一样,是一个强大的高温高强的冲击波撞击地面、挖掘地面。这么大量的东西抛射到地球表面,遮住了所有太阳的辐射,整个地球就变得黑暗了。我在西藏采了这个时期的样品。当时地面的降温年平均温度要降低十八度,这样全地球就变成一个冰球,整个地球是一个黑暗的地球,所有的尘埃都遮住了太阳。靠光合作用赖以生存的植物必然死亡,而靠植物生存的动物也必然死亡--因为食物链断了。并不是恐龙灭绝是被小行星把恐龙砸死的,不是这个意思,大家不要误解。它可以造成全球环境的灾变、气侯的灾变、环境的灾变,从而使地球上的物种大量地灭绝。这次的灭绝,大约百分之七十的物种在地球上消失了。大约经历了几千年甚至几万年的时间,然后又通过温室效应慢慢调整,尘埃的降落--这些都可以计算出来,而且都可以找到证据。我刚才说到的全部的证据在西藏都找到了,在全世界一百多个地点都找到了的证据,证明这确实是十公里左右大小的东西砸在现在中美洲的墨西哥湾附近,这些证据都很确凿。但是经过这次浩劫,所有的物种以更强劲的生命力,在劫后余生的条件下而兴旺发达,一大批物种又起来,物种又经过了新的变化,生物又达到了一个新境界,所以这又是一个繁茂的世界。现在问题回过头来,今后什么时候砸?老有人问我。平均起来一亿年要砸一次,是影响全球性的;大约一千万年左右要影响州际的,就是有一个州,就像通古斯,那是国内的环境,那也够厉害的--三千万棵树啊!这是一个机率,这是一种可能性,谁也不是算命先生,能够算到某年某月砸。但绕地球转有太多危险的小行星,现在都已编好号了,它的轨道已全部知道了,都可以计算下来。什么时候可能会和地球相撞,这些东西人类已掌握了。但你也不能保证它不砸下来,砸下来怎么办?我参加过几次国际会议,大家叫"紧急事件处理的国际会议"。这种会议大家当然要商量一个对策,这些问题应该怎么来避免。我们现在人类已能够做到的程度大概是大约一公里的,或者更小一点的,要求在一年以前就能够观测计算到--临时撞你再算就没有用了,是这个问题。这些都已编录了。另外全球建立一种检测网,对太空中所有的小行星都已做了很多细致的工作。我确信一点:人类是地球的保护神,这是人类的责任,它要保护我们的地球,同时也保护自己。人类的科学技术发展,第一可以预测,第二是可以处理的。我觉得我们不用担心,我们的时间还很长,我们完全有能力来处理这个事。
观 众:我觉得探讨什么(外星人),有人问我有没有外星人什么的,我们探讨这些有没有实际意义?因为离地球最近的是人马座的α星,离咱们有四百二十万光年,即便有外星人也联系不到。光的速度是每秒三十万公里。我认为探讨有什么外星人或者有什么生命是没有意义的事,您认为是不是这样?
欧阳志远:最近特别外星人盛行。我认为外星人是一种新的造神论。什么埃及金字塔的问题解决不了,又是哪儿一个古迹发现什么问题,或者哪个自然现象不可能解释,通通是解释为外星人,甚至人也是外星人造的,外星人就是上帝等等,都有。我认为现在来说是没有任何证据的,所以我很同意你的看法。但是我们不能说外星人理论上是不存在的,因为现在是没有证据。我只能说,我认为假如确实有高度文明发展能够到达地球,他的文明程度起码比我们晚--就是我们还要再发展几千年几万年以后,我们自己也不知道几千年几万年以后,我们的科学技术会到什么程度,我们是不可能预测的,我们是不知道的--而且不可能比我们低等,因为我们自己人类跟外界的联系也就一百来年的历史--无线电的发明。不然是不可能,你没有任何信息跟外面通畅。
柴 静:我想这位男孩子的问题是问您:如果是这样的话,我们去探寻外星人的说法还有没有意义?还有没有必要去探询?
欧阳志远:我认为探测地球外生命这是一个概念,探测外星人这又是一回事,因为不要把人和生命等同起来。人是生命,但所指的生命不等于就是指有高度智慧的人。比如我们说火星]是否有生命,是说它三十六亿年前那种低等的生命,哪怕发现了,确实也是了不起的事情。并不是企图去证明有火星人,这是两回事情。我认为研究地外生命是有价值的,牵涉到整个生命的起源、宇宙的起源,那是非常有意义的。当然你能探测到外星人那是更神奇了,我不反对。我只能这样说。
观 众:您好。刚刚您对月球做了如此详尽生动的演讲,我是文科生,我想请问您作为一位自然科学工作者,您是如何看待中国老庄文化中的天道?谢谢。
欧阳志远:谢谢。很多做自然科学的人总是希望我们中国对于科学技术,自古以来就有非常重大的贡献。我们的民族应该说也有很多很辉煌的成就,包括过去的自然科学,尤其是你刚才所说的老庄,所说的其他一些哲学家,他们所做的一些重大贡献。特别他的学术里面有一些唯物主义的成分是令人敬佩的,现在有很多解释。道生两仪、两仪生四相、四相生八卦,这种说法是典型的现代计算机语言的一个基础,大家都认为这是一个了不起的贡献--那个时候就已认识到二进位制,现在很多科学家包括很多人都这样说。另外对宇宙的认识简直了不起!我们那个时期在老子的时候就已深刻认识到宇宙的结构和宇宙的起源!我都看过这些文章。我认为首先要承认,我们古代有一些很朴素的唯物主义思想、一些火花是了不起的,是值得称赞的,但是你说他那个时候就知道计算机二进位,那个时候就知道宇宙的起源、宇宙的结构、宇宙的演化过程,我就觉得过分地夸大其辞。因为任何一种认识它是建立在当时的社会、经济、科学技术发展水平的基础上的。你可以超前一些,你可以绝顶聪明,但也不能够预测到二三千年以后的。当我们现今的科学技术的发展那个时候就已经把问题都解决了,我认为这是一种故意地抬高一些朴素的认识,把它无限制的夸大来去理解现代的自然科学。那也把现代的自然科学说得太无能了,把过去说得简直是好象把一切问题都解决了。我认为不能脱离历史,不能脱离现实,不能脱离人类对宇宙、对世界的认识。当时的认识手段等等都是极其有限的,我认为有这些认识是可以的,是很好的,绝对不是像有些人所说的自然科学基本问题、科学技术发展的途径都已规范好了,我认为这瞎吹牛,这绝对做不到,这是我的看法。谢谢。
柴 静:欧阳教授,这里有一个林雨华小姐通过热线问您的问题:为什么有的科学家说月球原来是地球的一部分,只是在地球跟一个行星撞击后形成的?
欧阳志远:关于月球的起源,其实就是地月系的起源。月球的起源一共有四大类假说:一种假说是认为地球当时处于高温的情况下,运动得很快把它甩出去,甩到边上成为一个月球。现在很多证据研究的结果,认为这个观点是错误的;第二个观点认为是抓过来。因为太阳系有很多行星、卫星,刚好月球运行到这儿,它把它抓过来当成自己的卫星。这种情况下也做过很多工作,最后证明也是不太可能的;还有一种说法是地球和月球本来就是兄弟,一样地形成在太阳系里面,所以分成兄弟学说、抓过来的儿子,或者说是一个真正的亲生儿子。所有的这些解释现在都存在很多缺陷。现在有一个理论是比较令大家信服的:就是大约在很早以前,一个火星大小的天体经过地球附近,跟地球对撞,两家都损失了很多物质,形成了很多残块,最后这些残块大部分还要回到各自本身上去,因为它们本身引力很大,最后残留了一团,最后组成了我们现在的月球。这里面要做很多的工作:一个是整个过程的可行性,还有一个要从它的宏观的化学成分结构、它的演化过程各方面要去做工作,最后证实这个观点、这个假说还比较接近实际。所以刚才你讲到的是分出去的一部分,可现在已经证明是不太合理的。但月球有一部分是地球的,有一部分是另一个星的,就好象地球仅仅是只能作为它的父亲,而不能作为整个是它派生的,大概现在的认识是这样的。
观 众:看来我是比较荣幸的,最后一个问题。您开始提到陨石中含有有机物一说,我在网上正好看到这样一篇报道:美国的科学家说,地球的原始生命是由于陨石撞击地球产生的,请问这个观点对不对?如果这个观点对,是否要改写我们小学地理书所写的地球原始生命出现一说?
欧阳志远:你的问题非常好!我认为这是一个科学问题,到现在仍然是没有解决的问题。我本人是研究陨石的,所以我比较了解这方面的情况。陨石里发现了很多的有机化合物,像各种烷烃、各种氨基酸,很多种非常复杂的有机化合物。但在陨石里仅仅是有机化合物,而没有形成具有新陈代谢能力的生命,甚至也没有形成蛋白质。蛋白质具有生命活动能力的话,就已经成为最初始的生命了。但不可否认的是,这些东西对于构成地球生命的演化是不是起过作用呢?人们一直关注这个问题。地球上用不着那么复杂,再从简单的碳、氢、氧那么一个一个地搭上去,搭成一个架子,做成个有机化合物。我这儿早已经有了,一块一块砖都有了,你把它砌起来不就是生命了吗?你不需要再从泥土去烧了,比地球上的东西好多了。地球上说我完全有条件构成复杂的有机化合物,再构成蛋白质,再构成具有生命能力的这种最简单的生命。所以这个问题直到现在,关于生命起源的来源是地球独立完成的还是陨石起过作用,各持己见,谁也说服不了谁。我只能说,现在是到这样一个程度。我认为这也是好现象,大家需要寻找更多的证据,最后去证明我们生命究竟是在地球上独立起源还是火星来做过贡献。恐怕还要争论相当漫长的时间,最后看谁的证据(确凿)。我想你这个问题,我的理解现在只能这样。
版权声明:賾者网(国籍.中国)网站作品,均转载自其它媒体,转载目的在于分享信息、助推思想传播,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。若作者或版权人不愿被使用,请来函指出,本网即予改正。