承前啟后 穩步推進————專訪月球應用科學首席科學家嚴俊

□ 本刊記者 張 濤

在我國“嫦娥二號”探月衛星發射前夕，月球應用科學首席科學家嚴俊接受本刊記者專訪，全面介紹了“嫦娥二號”科學目標、探月對天文學研究的推動作用以及國家天文臺所做的工作。他說，“嫦娥二號”是承前啟后的，我的工作也一樣。

問:“嫦娥二號”的科學目標是如何設定的？

答：人類探月大致分“探、登、駐”三個階段。“探”就是對月球進行探測，“登”就是載人登月，“駐”就是在月球建立長期的基地。我們目前進行的是探月的第一階段工程，分為繞月探測、軟著陸探測和采樣返回。

“嫦娥二號”是“嫦娥一號”和“嫦娥三號”的橋梁，原來是“嫦娥一號”的備份星，經過適應性改造研制而成，是為“嫦娥三號”提供先行性試驗。“嫦娥二號”的科學任務是根據探月工程領導小組的要求，在原月球應用科學首席科學家歐陽自遠院士直接組織下，由中國科學院牽頭負責論證最后設定的。

問：“嫦娥二號”的科學目標與“嫦娥一號”區別是什么？

答：“嫦娥二號”科學目標是“嫦娥一號”的延續和深化。“嫦娥二號”的有效載荷，除了CCD立體相機，大多數都保留了原來的技術狀態，或者只做很小的適應性改造。

“嫦娥一號”的科學目標從1993年開始論證，得到各方面專家的高度認同。所以在設定“嫦娥二號”的科學目標時明確了三項基本原則：一是堅持服務后續的工程；二是在探測上有所深入，探測精度上有所提高；三是在探測任務上有所取舍。

“嫦娥一號”主要是研制和發射我國第一顆探月衛星，初步建設一個月球探測航天系統，初步掌握繞月探測的基本技術，首次開展月球科學探測，為后續探月積累經驗。“嫦娥二號”主要是為“嫦娥三號”開展先行性試驗，增強探月能力，推動技術發展，對“嫦娥三號”的備選著陸區進行高精度成像，為后續探測做準備。

“嫦娥一號”有四大科學目標，研制了八種有效載荷：一是獲取月表三維立體影像，這是由CCD立體相機和激光高度計完成的;二是探測月表的元素含量分布和物質組成，主要由伽馬射線譜儀、X射線譜儀和干涉射線光譜儀完成;三是探測月壤特性，主要通過微波探測器探測月壤的厚度;四是探測地月空間環境和月球空間環境，這是由高能粒子探測器和太陽風離子探測器完成的。

在這個基礎上，“嫦娥二號”的科學目標有所深化，主要不同有：第一，從發射來講，“嫦娥一號”要經過調相軌道再進入地月轉移軌道，“嫦娥二號”直接進入地月轉移軌道。第二，“嫦娥一號”是距離月表200公里的圓形極軌進行探測，“嫦娥二號”是兩種模式，一是在100公里的圓形極軌道探測，還要在一個近月點15公里、遠月點100公里的橢圓軌道進行探測。第三，“嫦娥二號”開始探測時正好是太陽活動峰年。第四，“嫦娥一號”的壽命是一年，實際壽命是494天，其中環月運行482天，“嫦娥二號”的設計壽命是半年。第五，“嫦娥一號”奔月途中，由于單粒子鎖定，有效載荷沒有開機，“嫦娥二號”奔月過程中，部分科學有效載荷要開機，如探測地月空間環境的儀器，要對38萬公里的空間環境進行探測。

問：“嫦娥二號”的科學探測儀器進行了哪些比較大的調整？

答：首先是CCD立體相機。“嫦娥一號”的分辨率是120米，這次提高到優于10米，對于“嫦娥三號”著陸區的探測要優于1.5米。為了達到這個目標，對有效載荷進行了適應性改造。與“嫦娥一號”相比，CCD相機是重新研制的，數據接收的碼速率從3 兆提高到6到12兆，激光高度計測距的頻率提到5赫茲。

對探測月球表面的元素含量和物質組成的伽馬射線譜儀、X射線譜儀、干涉射線光譜儀，一是提高精度，大約4倍；二是正好在太陽活動峰年期間，性能會提高。

“嫦娥一號”設定探測14種月表元素，這次調整了，重點探測月表天然放射性元素，鈾、釷、鉀、硅、鎂、鈣、鋁、鈦等9種元素的含量。為此也進行了一些改造，更換了X射線譜儀和伽馬射線譜儀的晶體，靈敏度有很大的提高。

在進行地月空間環境探測的時候，主要利用高能粒子探測器和太陽風離子探測器。由于單離子鎖定事件，在飛行途中，“嫦娥一號”上的這兩種儀器沒開機，這次在奔月途中要開機，補充獲取地月空間環境數據，為后續探月打下基礎。

問：探月工程對天文學和基礎科學有哪些促進作用？

答：探月工程不但促進了我國航天技術的跨越式發展，也促進了我國天文學和其他基礎科學，如材料科學、環境科學、空間物理學、地質學的全面發展，還帶動了這些科學的交叉融合滲透。

具體到天文學方面，探月工程的精密軌道設計，更加精確的測定需求，必然促進天體測量學和天體力學的深入發展。有一段時間，天體測量慢慢在萎縮，要不是航天工程和深空探測，就會更加萎縮了。

天線產品實施安裝

月球探測還促進了深空探測科學、宇宙科學、行星科學等天文科學的深入發展。探月可以促進對太陽系演化的探討，太陽系包括行星、彗星、小行星，還有月球。太陽系整個年代是40多億年，月球在30多億年前就停止活動了，保持了30多億年的狀態，可以從中研究整個太陽系的形成和演化歷史。

月球沒有電磁波和光污染，可以在月球建立全波段的天文臺，實現天文學家的夢想。地球上由于電磁波的干擾，能進行天文觀測的窗口很有限。我國的月基光學望遠鏡正在由國家天文臺研制，與地面上的光學望遠鏡沒什么不同，主要是為適應月球的空間環境做出相應的調整。

還有，在“嫦娥一號”研制的時候，我們天文界在云南昆明和北京密云建立了兩個射電望遠鏡，這也是我國目前最大的兩個射電望遠鏡，上海天文臺還正在建立65米的，新疆烏魯木齊還要建立80米的。此外還可以促進一些儀器的發展。

問：國家天文臺是如何支持地面應用系統工作的？

答：地面應用系統是探月工程的五大系統之一，是一個源頭，又是一個終結地。跟其他系統不一樣，其他系統執行任務的期間比較短暫，地面應用系統是從始至終都在工作。

地面應用系統的任務包括牽頭負責科學目標的論證與制定；負責科學探測計劃的制定；負責衛星有效載荷的在軌運行管理；負責科學探測數據的接收、存儲、分析、處理、各種數據產品的生產；各類數據圖像的制作、各類數據產品的應用研究等；負責完成工程任務上規定的科學目標任務；牽頭負責科學探測數據的深化研究與應用；依據授權，負責各類科學探測數據產品的發布。

國家天文臺是全力支持地面應用系統工作的。首先在人財物方面提供保障支撐。地面應用系統現在大約有80多人的團隊，最近又從國外引進了兩個研究行星科學的專家，這是為今后開展對火星、金星、彗星和小行星的探測做人才準備。

天文臺的黨委書記一方面是地面應用系統的總指揮，也是探月工程總體部的主任，兩個一把手親自抓探月工程。

首席科學家并不是直接搞研究，而是要組織最好的科學力量開展研究。我作為新任的首席科學家也有一個不斷學習的過程，特別是向前任首席科學家歐陽老師學習，包括向他們的學生學習。

“嫦娥二號”是承前啟后的，我的工作也一樣。