不仅是月球、火星、木星,中国要探测太阳系的星辰大海 | 原子智库
演讲/欧阳自远 整理/涓涓 编辑/杨溪出品 | 腾讯新闻×原子智库
“月球有很多资源，但是开采划不来，成本太高，带上去一瓶矿泉水都得要25000美元！”
12月21日，在腾讯新闻·原子智库主办、北京大学光华管理学院联合主办的“请回答2020：腾讯风云演讲暨2019经济年会”上，中国科学院院士、中国探月工程首任首席科学家欧阳自远介绍。
欧阳自远详细披露了中国雄心勃勃的太空探测计划：首先是探月大计划——包括探测车在月球背面降落、取样、返回，以及载人登月、建设月球基地；然后，2020年实现中国的首次火星探测，2021年初到达火星；再之后的十年，要飞到地外小行星、探测木星；2030年以后，要飞的更远——探测整个太阳系的星辰大海。
欧阳自远提到，这些太空探测的考虑是：人类需要找到第二个家园，以防地球环境不断恶化，难以承载人类繁衍和生存。“我们一定要在临近的地方找一个天体去改造，让它变成第二个地球。”
与太空探索高昂的成本相对应，欧阳自远也介绍了可能的“钱”景：中国（航天）五院预计，地月经济带每年的产值大概有十万亿美元——小行星有贵金属，开采是有价值的。并且，嫦娥一号查明，月球表面有116万吨氦-3——全世界的发电大概需要100吨氦-3，中国只要8吨就够了。而月球土壤里的氦-3资源，至少可以解决全人类未来一万年以上的能源需求！
此外，在月球南极，“假如设置军事基地的话，用光速武器1.3秒可立即摧毁地球空间和地球表面的各种军事设施，而且地球无法反击”。
以下是演讲全文：
中国“两个一百年”的梦想，第一个一百年很快就要到来了，国家批准了我们三项任务（2018年嫦娥四号，2019年嫦娥五号，2020年首次火星探测）。
探月大计划
根据整个中国月球探测的进展，第一步是无人探测，无人探月又分成三步骤：一是卫星绕着月球飞，全面性、整体性、综合性地了解月球，这是嫦娥一号和嫦娥二号已经发射完成了的；二是要落月探测，就是要落在月球上发现最关键的科学问题，进行探测，是嫦娥三号、嫦娥四号的任务；三是要取样返回地球，是嫦娥五号、嫦娥六号的任务。现在，嫦娥一二三四号都发射了，2018年国家批准我们发射嫦娥四号着陆到月球的背面，2019年我们取样返回，2020年中国要飞得更远，要去探测火星。
2018年时，我们想去探测月球的背面，嫦娥三号已经落在正面了，这次要落到月球的背面。什么叫做月球的背面呢？大家知道地球跟月球的关系，我们站在地球上看月亮时，自古以来只能看到半个月亮，背面半个月亮谁也没见过，它永远没有露出来它的真容，因为月球自己转一圈的时间是一个月，绕地球公转也是一个月，它永远以一面朝向地球。当中国宣布要到月球背面着陆时，很多人给我来信劝我不要去，说，背面都是外星人，不要去惹祸。我心里有底，绝对不会出现这样的事情。
到月球背面去有一个最大的问题，着陆器在月球背面着陆的时候是看不见的，跟地球不能通讯，因为完全隔绝，这就很困难了。月球的背面，高山起伏，地形崎岖，非常险恶。我们的着陆点位于一个撞击盆地，是40亿年前一个小天体撞击出来的，盆地直径2480公里，要降落在那里是非常困难的。此前，全世界着陆月球一共有20次，美国一共着陆了11次，苏联着陆了8次，而中国就是嫦娥三号着陆过一次，这次嫦娥四号选择着陆在月背，人类还从来没有过。
我们怎样解决这个问题呢？幸好200多年以前法国数学家算出来，地球跟月球在某一个位置上引力是平衡的，在距离月球6.5万公里、离地球44.5万公里的地方，假如放置一个中继星的话，既可以看到月球背面也可以看到地球，借助中继星，既知道它在月球背面的工作情况，又能跟地球通讯，把地球的指令传给月球背面，把月球背面的情景反馈给地球汇报，这样一切问题都解决了。因此，首先得发一个中继星到拉格朗日2点上去。
2018年5月，我们发射了这个中继星，到了拉格朗日2点以后，我们要它打开天线拍张照片来。最后拍回来了月球的背面，这是我们从来没见过的另外半面月球，照片中也看到了远方宇宙中我们最美丽的家园——地球。
紧接着2018年12月，我们发射了嫦娥四号。嫦娥四号是一个着陆器，带着一个月球车，共同着陆到月球的背面。虽然看不到，但我们有通讯可以联络上，它行程要走五天左右。去月球背面，最大的难题是什么？飞到月球后，嫦娥四号要自动调整轨道到着陆区的上空，朝着着陆点降落下去。嫦娥三号降落时是斜着降的，因为地面平坦。但嫦娥四降落点的山势很高，比珠穆朗玛山还要高，斜着降落必然会撞得粉碎，所以我们让它垂直降落，着陆到月球背面巨大的撞击盆地的一个坑里，这个坑的深度大概12.8公里，很深的一个坑。
着陆了以后，大家可以看到月球车从着陆器上走下来，为什么月球车要拐个弯到了着陆器另外一边呢？因为着陆器和月球车要相互拍照，月球车的国旗在前面，我们可以印到邮票上向全世界公布，着陆器的国旗在另一头，月球车得绕个弯过去到那头给着陆器拍照，拍了照以后按照我们的指示，一路慢慢地完成它的任务。
到底到月球背面干什么呢？干吗非得到月球背面去？
有几件事情是人类一直想知道的，我们的宇宙，我们的银河系经常发出各种波长的特殊科学信息，我们基本上都可以收到，但是波长比较长的收不到。地球有个电离层，给我们做了很多好事，比如说无线电通信靠它，我要打电话到美国，一按就接通了。但是长波通讯，长波的各种信息被这个电离层捣乱、搅的看不清了，我们就得不到这些信息。连月球的正面，也被地球的电离层干扰了。我们只有一个办法，跑到月球背面去——月亮的正面挡住了地球的电离层——那个地方是科学家们梦寐以求的好地方，可以安安静静地获得宇宙当中各种长波的电磁波信息。所以我们必须到月球背面去，在我们的着陆器上有一个低频射电频谱仪，专门接收这种长波信息。
还有一个原因非到月球背面去不可。大家知道，在月球正面已经着陆了很多探测器，但是月球正面空间有限，月球正面大片都被玄武岩覆盖了，月球最古老的东西全部被盖住了。所以要想知道月球的整个历史，在正面只能得到40亿年到今天的全部样本和证据。就像中国的历史，从秦始皇一直到汉唐宋元明清、民国、中华人民共和国的历史我们都知道，但是秦始皇以前的夏商周、春秋战国没有详细记录，我们并不确切知道。所以，要知道月球的全部历史，只有到月球背面去，到那个40亿年前撞击的大盆地里头去探索。因为40亿年前小行星撞击后，把底下全部的石头翻出来了，更古老的信息全在那个坑里头。所以，嫦娥四号只有一个选择，要降落到那些最古老的石头里去，要把月球的历史从头到尾最完整地呈现出来。
第三，月球背面人类从来没有降落过，它的环境怎么样，它的空间怎么样，要知道这些，就非得到月球背面去不可。
嫦娥四号现在已经工作一年了，也就是说在月球上已经工作了“12天”，因为月亮的一天是地球一个月，白天半个月，晚上半个月长，漫漫长夜，零下190度，冷极了，我们在它的屋子里面安了暖气，是原子能电池发热，否则电子仪器一下就崩溃了。我们一直工作地很完美，到现在，嫦娥四号还在工作，而且获得了大量人类从来没有得到过的科学数据。今年按照计划，我们要到月球上采样返回，我们选择了一个点，离阿波罗采样一千多公里以外，在那里有很多新发现，我们一定要采到那个地方的样品，准备着陆在那。着陆以后，用电铲采取土壤样品，还要打钻取样，把所有样品装回锥形返回舱里面，由月面起飞离开，因为没有那么多动力，返回舱自己回不来。幸好我们有一个飞船绕着月球飞，返回舱可以跟飞船交汇对接，整个过程完全自动的，人工没办法干预，对接后飞船会带着返回舱返回地球。我们要求它一定要降落在内蒙古四子王旗，回到四子王旗后，它会立即通知我们去接它。
等中国完成了嫦娥四号、嫦娥五号之后，就做到了：第一我们能够到月球，第二我们能够落下去，还能安全地回来，我们就有能力把中国的航天员送上月球。载人登月实现的第二个步骤，是去建设月球基地。这就是我们整个的探月大计划。但很遗憾，2019年我们的长征五号火箭还不能完成它的任务，所以把嫦娥五号的任务挪到2020年去火星之后。
2020要实现首次火星探测
2020年，我们要实现中国的首次火星探测。火星不是想什么时候去就能去的，两年零两个月有一次机会。为什么这么难呢？因为地球和火星都绕着太阳转，地球转一圈365天，火星在外面转一圈678天，有时候地球在太阳这边，火星在太阳那边，地球离火星最近的距离3600万公里，而最远的距离将近4亿公里，一定要在一个非常合适的条件下，地球发射的探测器大概要飞七个月左右才能飞到火星。
到火星主要探测什么问题呢？我们最关心的是火星有没有生命，美国关于火星的大片太多了，火星人大战地球人等等，其实这些全是科幻，是假的。所以，我们第一要探测火星究竟有没有生命活动，另外火星本身还有很多的科学问题，它的磁层、它的电离层、它的空间、它的表面是什么东西，它的内部结构，我们中国都将去探测。
探测火星我们大概准备了这样一个方案：发射一个火星的卫星绕火星飞，全面了解火星；一个着陆器着陆在火星上，走下一个着陆车，天上地上联合探测火星。我们将获得人类从来没有获得过的关于火星的一些新知识，比如火星有没有地下水，地下水怎么分布的；火星究竟有没有生命，火星的环境怎么样，火星是哪些物质构成，火星内部的结构等等。
我们大概明年发射，2021年初到达火星。在第一个“一百年”到来之前，我们一定要完成这个任务，来祝贺祖国第一个伟大的“一百年”。
深空探测：太阳系的星辰大海
2020年以后，中国还要飞得更远，我们已经向国家报告了未来的计划，我们还要探测整个太阳系。
有几个问题大家始终很难理解，第一，为什么浩瀚的太阳系里那么多天体，只有地球有生命，别的星球为什么没有？现在太阳系里，是不是有最初等的生命呢？第二，假如探测太阳系，我们就能知道地球的起源、太阳系的起源，对太阳系的了解就比较完美和系统化了。第三，地球受到了很多潜在的威胁，太阳系里有两件事情对地球造成很大威胁，特别是小天体撞地球，说不定啥时候给撞一次。
6500万前就有一个直径10公里大小的小天体撞上地球，导致地球整个生态系统崩溃，恐龙就是那个时候灭绝的，地球上100多万个物种70%被灭绝了，我们今天不详细谈这些过程。我得到了全部的证据，那是在西藏拉萨附近，那个时候还没有喜马拉雅山，西藏还是个海洋，撞击产生的各种各样的产物都沉降在海底。后来，喜马拉雅山上升露出陆地上来，而且形成高山。修青藏公路削山头那一层可以看得清清楚楚，通过剖析知道那个时候地球变得黑暗、寒冷，植物几乎都灭绝了，恐龙的食物链中断了，所以恐龙是饿死的、冻死的，绝对不是小天体一个个砸死的。
还有一个更重要的问题，地球以外的资源、能源，能不能帮助地球上的人类社会今后持续发展、生活更幸福美满？一定会有用处的。
地球人口增加，环境恶化，生态破坏，我们很担心由于人类的错误加上自然灾害，我们的地球难以持续承载。所以，我们一定要在临近找一个天体，去改造它，让它变成第二个地球。月亮太糟糕了，没法改造，最好改造的对象是火星。所以，我们要进一步去研究火星。
另外，地球外面有将近2万个小行星，它们分布在地球外面，轨道又不一样，走起来挺乱的，搞不好又有一个跟你撞一下，很危险。现在，我们已经找到了大概1万8千多个，直径大于一公里的有800个。我们中国已经选好了三个小天体作为目标，要跟它同时飞行，要降落在上面，取样返回。此外，地球除了一个大月亮以外，我们发现还有六个小月亮，它怎么来的？它会不会对地球产生威胁？我们正在想办法要探测这些小月亮。
我们还要到小行星带去取样返回。下一个十年，还要在火星上采样返回。我们还要飞得更远，要飞七年才飞到木星，它也叫“太岁星”。有句古话叫“谁敢在太岁头上动土”，我们就要去木星这个“太岁星”。它有79个“月亮”，我们要去探测木星，在79个月亮里面选了两个。一个是木卫四，可能有生命；还有一个木卫二，表面都是冰，零下220度，冰上有很多裂缝，冰下面是海洋，经常有水柱喷出来，海底有火山喷发。生命的诞生只要有液态水、有能量、有构成生命的一些初始的碳氢氧氮的物质，就有可能诞生生命。所以，科学家们坚信，在木卫二的海底可能有生命。
这就是我们下一个十年准备要做的，这是我们中国的计划，做到2030年。现在，中国有能力飞得更远，也应该飞得更远。我们要探测整个太阳系的星辰大海，要为人类未来发展做出贡献。
太空资源开发“钱”景
我特别想提出一点，当前全世界都热衷于太空资源的开发和利用。美国前总统奥巴马曾批准了美国的商业太空发射，他还批准了一些私人公司去开发太空资源。欧洲的卢森堡制定了一个法律，保障私人企业开发太空资源的权利，也就是谁开采谁得益，这在法律上引起争议。
但目前这个趋势越来越得到人们的支持，中国也召开了首届地月空间经济高峰论坛，关系到太空资源的利用。而且，我们国家的（航天）五院宣布，这个经济带每年的产值大概有十万亿美元。这是一个很重要的发展方向。
太空的资源分成几部分，一部分是矿产资源。月球有很多资源，但是开采划不来，成本太高，带上去一瓶矿泉水都得要25000美元。所以，在那采的矿物，一定要非常值钱才行。月球上的水冰也没有太大开发价值。但是小行星有贵金属，开采是有价值的。还有太空的能源，能不能开发月球的旅游等等，这都是太空的资源。
现在美国已经计划2025年到2030年要抵达一个叫“灵神号”的小行星，准备开采它。这个小行星的资源价值大约是一千亿亿美元，每年的产值相当于全世界的GDP。一个小行星得到它的成分很容易，因为我们研究了一万多块天上掉下来的石头，我们完全有资料做出判断和分析。
假如说在月球上让机器人3D打印，利用月球的土壤做成太阳能发电板，在它的赤道上围一圈，宽400公里，这一圈长11000公里，做好这根“腰带”的话，它始终有一半被太阳照着，它所发的电在月球上利用微波或激光传输到地球，以后地球子孙万代，子孙万万代，只用月球的太阳能就足够了。
另外，嫦娥一号还干了一件对人类具有重大意义的事情。人类终极的能源，大家都公认是核聚变发电，而核聚变发电里有一种原料叫氚，地球上很少，有放射性，科学家想找氦-3替代它，而地球上没有氦-3。嫦娥一号帮助我们查明，月球表面有116万吨氦-3，全世界的发电大概需要100吨，中国只要8吨就够了，月球土壤里面氦-3的资源至少可以解决全人类未来一万年以上的能源需求。这是大家都公认的事情。
月球的资源、能力、环境的开发利用，支撑着人类社会永续健康幸福的发展需求。它的环境也很重要，特别是在月球南极，假如设置军事基地的话，用光速武器1.3秒可立即摧毁地球空间和地球表面的各种军事设施，而且地球无法反击。
现在有些国家就在月球上占到有利地形。原来美国和中国一样，计划大概2030年后载人登月，突然特朗普总统宣布2020年美国要载人登月，准备送一男一女登上月球，把月球作为去火星、去小行星的跳板，利用月球的环境直接奔火星，要方便多了。
通过人类的智慧和努力，能不能逐渐去改造火星，让它再现“青山绿水”，成为人类的第二个家园？也许，通过我们人类卓越的努力，将火星这个贫瘠的行星改造成一个拥有蔚蓝色天空、绿色平原、蓝色湖泊和生态环境友好的新世界，地球、火星将成为人类社会持续发展的姐妹共同体，人类社会将永远幸福美满的、持续地发展下去。科学家们有责任要规避各种灾难，为人类的未来创造更优美的、更好的环境。我们一定要为第一个“一百年”到来做贡献，要建设好一个强国，要为中华人民共和国的伟大复兴做出更大贡献，也要为人类社会的持续发展做出无愧于中华民族的伟大贡献。太空资源的开发利用将成为未来争夺主要战场，是一个非常有前景的新兴领域。
以下是精彩问答：
提问：您说到火星是最好被改造的行星，请问我们人类可以将火星改造成像地球这样适宜生存的星球吗？如果能做到，大概需要多长时间？
欧阳自远：你的问题太好了。我们现在思考的问题是，人类当前能够去改造的，我们只能在太阳系里面找。为什么？首先，如果要飞出太阳的管辖范围，到另外一个太阳的管辖范围，它也有行星。但是太遥远了，我们隔壁的那个太阳叫比邻星，离我们4个光年。从地球乘坐现在最高级的、最快的火箭，要飞过去大概要飞四万年，根本不可能。当然不能用光速飞，因为要用光速飞有一个基本要求，就是质量要接近于零。那你得瓦解，瓦解成有机分子，太重飞不了，瓦解成原子飞不了，原子核飞不了，电子就只能达到70%的光速，咱们没法实现，就算你有办法，用魔术全部变成光子飞个四年就到了，你怎么回来呢？这些我们现在都不知道。所以，我们现在考虑的范围是，在太阳系里面谁合适。
其次，地球需要一个伙伴，因为地球受到各种潜在的威胁，自然界的威胁、还有超新星，离得太近爆炸，还有太阳的爆发等等。还有地球的地震、火山活动万一都来了，这些都很难，自然灾害是一个方面。另一方面，我们人类愚蠢的行为，把地球搞的糟透了，生态环境完全破坏了，自己也不能居住。科学家设想，我们能不能在太阳系里面找一个天体去改造它，最后找来找去，月球是最糟糕的，第一太小，第二它表面一点空气都没有，是超高真空，而且月球太小了抓不住，不像地球那么大。另外，月球就是一块大石头，自己转，绕着地球转，它没有磁场，就不能保护地球，要去造一个磁场根本造不出来。第三，月球白天零上二三百度，晚上零下190度，不刮风、不下雨，没有云，没有雾。你要是真到月亮上去住，在里面挖个洞，把里面完全造成地球的环境，制造氧气，一个大气压，还得把温度调整好，那多难，而且住不了几个人。虽然月球离的很近，但被放弃了。
水星靠近地球近，但快400度了，永远改造不了。金星也不行。我们到西藏去，气压一低，都觉得喘不过气来，金星90多个大气压，人都得压扁了；而且热极了，温室效应很重，390度，也很难改造。
科学家开过多少世界级的会议，大家一致认为，火星就在地球边上，七个月可以飞到。火星有大气，而且表面也有四季，夏天的温度在赤道附近可以达到15度左右，有时候也会出现一点液态水，但是年平均温度零下60度，冷极了。所以，火星上全是冰，南极、北极很厚的冰，能不能让冰融化变成水，能不能让火星表面温度变高？有一个办法，我们地球上严格碳排放，因为会产生温室效应。但火星可以鼓励大家碳排放，排放的越多越好，把大气密度提高，把地表温度升高，这样的话让它表面的温度达到零度以上，让南极北极的冰融化以后还有干冰，又增加了二氧化碳，使火星表面温度提高，让它一步一步出现液态水。再引种地球的低等植物，让它发芽、成长，也可以增加氧气。吸收地球的经验，慢慢改造。目前已经有一套程序了，大概有七八条的过程。大约百年左右，可以把火星从一个红色的星球变成绿色的星球，变成蓝色的星球，让它变成人类可以选择的第二个栖息地。至少，我们可以迁一半人上去，这样的话基本上能够达到地球的环境。这需要100年甚至一百年以上，但人类要下决心。这样，人类就有两个栖息地了，人类太重要了。
地球上38亿年前出现了原始生命，一直慢慢演化，越来越复杂一点，以后各种物种出来了，经过了38亿年，最后200万年出现了猿人，然后慢慢直立，慢慢变成智能，最后创造了五千年光辉灿烂的文明。所以对人类来说，哪怕就保护人种这个角度来说，万一毁了一个地方还保存了另一个地方可以栖息。所以科学家们全身心地就想一定要保护人类。人类是在一起的，有共同的命运，有不同的要求，未来共同幸福生活。我们一定要确保，让人类能够永续的地发展，让人类社会持续不断地越来越好，使人类未来幸福是健康。
所以，科学家们想到的在太阳系里唯一可以改造的就是火星，而且现在步骤已经定出来了。我也写了一本科普书叫《再造一个地球》。努力吧，怎么也得要改造一个，让我们有两个栖息地。是为了人类未来的设想，为人类社会确保能够持续、永续发展下去，这也是全世界科学家的责任，要为人类创造美好的未来。
（根据现场录音整理，未经作者审核，标题为编者所加）
原子智库·腾讯小满工作室出品 | 第336期
实习运营编辑：赵家宁
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