“美國阿波羅計劃17次把宇航員送上太空,都完美地避開了太陽質(zhì)子事件。是他們特別幸運嗎?”
4月24日,2021年“中國航天日”探月工程論壇在南京舉行,中科院國家空間科學中心主任王赤院士拋出這樣一個問題。
答案顯而易見,當然不是?!懊绹茉缇烷_展太陽質(zhì)子事件預報,并避開了太陽爆發(fā)?!蓖醭嗾f,我們未來的載人登月,空間天氣預報也非常重要。
2020年12月17日,嫦娥五號帶著1731克月球樣本返回地球,宣告我國探月工程“繞、落、回”三步走戰(zhàn)略圓滿完成。
那么,探月工程只是為了從月球取回一罐土嗎?當然不是。
在當天的論壇上,來自中科院國家天文臺的王競研究員、中國地質(zhì)大學(武漢)的肖龍教授,以及王赤院士,先后從月基天文觀測、月球地質(zhì)演化、空間物理探測三個方面,闡述了我國在探月工程基礎之上取得的三大科學成果。
在月球上看星空有啥不一樣
“在月球上觀測宇宙一直是天文學家的夢想!”王競解釋說,一是月球真空度高,可以開展紫外等地面無法完成的觀測;二是月球自轉(zhuǎn)緩慢,可對天文目標長期監(jiān)測;三是月球的背面電磁噪聲極低,利于開展長波射電天文觀測。
截至目前,僅有中美完成月基天文觀測。美國阿波羅16號攜帶了一臺遠紫外相機;我國的嫦娥三號和四號,分別攜帶了月基光學望遠鏡和低頻射電天線。
不同的是,阿波羅16號的相機是手持人工操作,而我國是首次依托地外天體開展自主天文觀測。這種無人自動觀測的好處,一是精度高,指向定標精度達0.05度,指哪打哪;二是工作時間長,實現(xiàn)3年觀測、2年實驗。
王競介紹,通過嫦娥探月工程,我國已實現(xiàn)三大天文科學成果,包括雙星演化的物質(zhì)交流,環(huán)月北極的紫外巡天,和揭示月球大氣層“水”含量特別少。
而嫦娥四號任務略有不同,它率先進行甚長波天文觀測試驗,目前正在進行數(shù)據(jù)的定標和分析。
月球怎么形成的 多打幾鉆才知道
肖龍說,早期的月球也有火山噴發(fā)和磁場,但是從什么時候開始,月球變成一片死寂,現(xiàn)在大多是猜測,缺少一些關(guān)鍵證據(jù)。
“美國阿波羅計劃采集的巖石樣本都是30億年以上的,所以當時國際科學界認為月球在30億年前就‘死了’,但最新的遙感觀測結(jié)論并非如此?!毙堈f,我國科學家研究發(fā)現(xiàn),月球的火山活動持續(xù)到了十幾億年前,改寫了人類對月球形成的認知。
肖龍說,嫦娥五號獲取的月壤有五大潛在科學價值:一是限定月球火山活動時限;二是校正月球撞擊坑年代曲線;三是揭示深部月幔性質(zhì)和巖漿來源深度;四是制約月球磁場結(jié)束時間;五是優(yōu)化月球巖漿洋模型,有望解決月球科學重大問題。
空間天氣研究有了“月球氣象站”
太陽風、粒子、磁暴……王赤院士的研究是“避實就虛”。
他主持的空間物理研究,一方面要測月,開展近月空間及月表探測,關(guān)注月球的空間環(huán)境;另一方面是測地,把月球作為天然的衛(wèi)星平臺,對地球空間進行觀測。這些研究包括:太陽風、地球風與月球相互作用,粒子與月表的微觀作用過程、月表輻射特征,地球等離子體層結(jié)構(gòu)及其對磁暴和亞暴的響應等。
王赤打比方說,過去研究太陽風與地球作用、地球磁層等問題,就像盲人摸象,現(xiàn)在站在38萬公里之外,看到全景認識也就更全面了。
從嫦娥一號到四號,我國在空間物理研究上取得了豐碩成果,部分為國際首次。未來將聚焦大尺度的地球空間多圈層耦合研究,以及為月球開發(fā)利用提供空間環(huán)境保障支援。
在太空中,宇航員和科學儀器極易受到太陽耀斑、日冕暴發(fā)等災害性空間天氣的傷害。王赤說:“現(xiàn)在空間預報的水平大概相當于地面天氣預報六七十年代的水平,所以道路還很漫長?!蔽磥韺⒁獜娜齻€方面提高:一是對物理規(guī)律的了解;二是要有獨立自主的探測數(shù)據(jù);三是要有數(shù)值預報的模式。
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