中国科学院国家天文台研究员郑永春：从月球到火星

中国科学院国家天文台研究员郑永春

　　郑永春：尊敬的家电行业各位从业者、各位领导者，大家都是制造业的领先企业，今天我来讲这个题目，到底会产生什么效果呢?这是我特别期待的。

　　先小小的透露一个小消息，再过十几个小时，嫦娥五号就要从月球上回到地球来了，将着陆在内蒙古的四子王旗。大家知道，上一次从月球上带回来一些岩石和土壤已经是半个世纪以前了，所以从这方面大家能够看到中国未来的科技发展是非常值得期待的，因为50年内没有人做过的事情，现在中国人在做了。50年前虽然取过了，但是50年前能取过，不代表现在就能去取，因为技术已经进步、迭代了。

　　今天我和大家分享的话题《从月球到火星》，带领大家从地球出发，去看看遥远的太空、宇宙，在这些因素里面是不是对家电行业有所启发。

　　这是我们从太空中看到的地球，蔚蓝色的星球是宇宙中唯一有生命的星球，你们生在地球上，也就是这里才会有人。

　　看到这个星球，你就知道这是一个水球，蓝天白云、绿树红花、生机勃勃的行星，宇宙中再也没有像这样有生命的星球了。以前我们难以理解地球为什么是圆的，这已经是常识，太阳系里地球是在第三颗行星，只有第三颗行星上才有生命，这叫太阳系的“宜居带”，往里太热了，460摄氏度，往外的火星是零下55摄氏度，所以只有“宜居带”才有生命。

　　这是蓝色的地球和红色的火星，它是太阳系的第三颗和第四颗行星，这是木星和地球的大小对比，如果把地球扔到木星里去，可以扔1380个地球，所以木星才是太阳系最大的。但是在这个太阳系里，太阳才是真正的王者，因为太阳质量占太阳系的99.9%!大家知道什么叫垄断，这就是绝对的垄断!所有的行星、小行星、彗星全部加起来，不到太阳系的0.1%。所以和太阳比起来，地球在哪里?如果把地球扔到太阳里去，相当于130万个地球。

　　太阳不是那么平静的，这几天太阳正在发脾气，所以太阳上看到黑子，太阳会抛出来耀斑，抛出来一些物质向地球方向，就会对地球的无线电信号造成干扰。

　　这是航天非常著名的照片，这张照片改变十几亿人甚至几十亿人的世界观，这也是中国人要干的事情，不仅输出物美价廉的产品，同时也要输出我们的价值观和思想。这张照片代表60亿公里远的一个航天器在回望地球时拍摄的一张照片，叫“暗淡蓝点”，这张照片中白圈圈中心是我们的地球，从60亿公里以远看望我们的地球，地球只是一颗尘埃。

　　2019年诺贝尔物理学奖颁给了一个星的领域，叫“系外行星”，我们在其他的像太阳一样的周围发现了5000多个“系外行星”，这些行星里有100多个像地球一样的行星，那些行星上会不会有生命?是很多人值得期待的，但是我们并不知道。

　　这是从地球上看到的月球正面，因为我们地球看不到月球背面，所以我们认为月球背面有外星人，但是嫦娥四号实现人类历史上第一次把航天器送到月球背面，所以中国人可以做人类历史的第一次。这是我们通过几十年的努力可以实现的一些成就。

　　而且中国人对月亮非常有感情，上面是月亮上的“玉兔”，兔子的头、前身、后身和尾巴。这是另外一个，中国人叫“蟾宫”，就是蛤蟆，所以蛤蟆和玉兔其实是月球上的“月海”，中国嫦娥三号着陆的地方就在这个月海，嫦娥五号着陆的地方叫“风暴洋”，今天它就要从这里采集样品回到地球。

　　上个世纪六七十年代阿波罗登月时，有12名航天员登陆过月球，但是那个时代的技术已经失传了。嫦娥三号登陆的地方是这个红色的五角星所在的地方，这个地方叫“虹湾”。嫦娥三号的着陆器和月球车两者相互对拍，这里面也有很多相关的技术，这些技术可以转化为民用，比如重达几百公斤的着陆器着陆在月面时，需要用这种缓冲技术实现平稳着陆，月球车从上面开下来需要用太阳能、用自动导航行驶、用自主控制等相关技术。

　　这是航天器向四周环拍一圈得到的照片，上方是月球车走过的痕迹。这是月球上的一块巨石，这是科学家研究的对象，为什么上面有裂纹?为什么上面有这么多白点?

　　这是嫦娥四号实现人类历史上登陆月球背面第一次刻下的痕迹，几万年、几十万年甚至几百万年之后，它会一直在月球上不会消失，因为上面没有风霜雨雪。

　　这是嫦娥五号在月球上钻取的岩芯，它要自主钻取2米深度，把岩芯带回来，因为这段岩芯代表着月球土壤和月球形成的历史。

　　这是嫦娥五号在月球上展示的国旗，为了让这个国旗能够自动弹出，鲜艳的飘在月球上，我们需要攻克很多相关技术。在月球上作业温差非常大，同时有很强的太阳辐射和宇宙射线情况下能够长期保持。

　　所以从2007年，中国发射嫦娥一号，到2010年中国发射嫦娥二号，到2013年中国发射嫦娥三号，到2019年嫦娥四号登陆月球背面，到2020年从月球上采集2公斤月球样品，16年时间，从追赶到并跑，到真的可以在某些方面实现领先，这也是企业可参考的完全靠自主创新能够实现的。

　　今天晚上大家头顶正上方最亮的那颗偏红颜色的星就是火星，它是未来15年里面离地球最近的，接下来它会越来越远离地球。而我们地球想去火星，每隔26个月才有一次机会。今年7月份中国发射了“天问一号”，现在它正在飞向火星旅途中，今年春节将抵达火星。

　　中国人对火星的探测刚刚起步，但是人类已经探测了60年，1960年就开始探测火星，当年在火星上拍到的照片引起了全世界的轰动，认为在火星上有人了，后来才发现，这所谓的“人”其实是一座山。也有人拍摄到火星上有“人”在晒太阳，但这些都是不靠谱的，这只是一块石头。也有人拍摄大量科幻小说、科幻电影、科幻作品等等，都是以火星作为场景。火星跟地球一样也有一年四季、春夏秋冬，地球上一年是365天，火星上一年是687天。

　　大概在400年前，我们只能画出这样涂鸦一样的火星地图，过了200年能够画比较精细的火星地图，1877年这个火星地图在全世界引起轰动，因为它看到了直线条，全世界的人都认为火星上有运河，那就一定有人、有人类文明，他们可能会对地球产生威胁。甚至还有一个非常有钱的人叫罗威尔，他自建了一个天文台，聘请科学家进行观测，还写了好几本书，说火星人在两年里新开发了两条运河，他们一定是遇到了旱灾。但是后面被证明是并不存在的。如果你生存在火星上会看到两个月亮，因为火星有两颗卫星，而地球只有一颗卫星，这是“火卫1”，这是“火卫2”。这是人类画的火星地图，这是哈勃望远镜拍到的火星的照片，这些所谓的“直线条”和火星的“运河”其实是不存在的，所以科学认识世界的过程也是我们探索宇宙的过程。

　　如果我们从地球去往火星，蓝色是地球运行的轨道，红色是火星运行的轨道，绿色这条轨道说叫“霍曼轨道”，是人类从地球出发去火性的路径。1960年发射航天器去火星，但是前面几个都失败了，连战连败，连败连战，到1964年终于拍回来一现火星的照片，但是黑白照片，而且非常模糊，这就是“水手4号”。到了1976年，人们能够把航天器登陆在火星表面，拍回来火星表面黑白照片。当然，我们想看到彩色照片是什么样的，于是我们加了滤镜，以为火星跟地球一样也是蓝天白云的，结果我们又错了，火星上的天空其实是红色的。

　　火星跟地球一样有沙尘暴，我们看到某一天火星刮起了沙尘暴。2015年《火星救援》这部电影风靡全球，我们在2019年拍摄了《流浪地球》。大家现在看到的是火星有一条长达4000公里的大峡谷，上面有3座山，每座山高度超过15000米，火星上最高那座山是珠穆朗玛峰的3倍高。

　　也可以拍到火星上的龙卷风，火星跟地球一样有南极、北极、东半球、西半球，南北极也是冰盖，它的冰是干冰，也就是二氧化碳。为了拍摄火星表面的情况，要巨大的相机，这个相机可以清清楚楚看到火星上只要大于30厘米的东西，所以火星上肯定是不可能有生命的，也不可能有人的，当然，有没有微生物，现在还正在探测。火星曾经像地球一样是温暖湿润的，曾经有大规模的液态水和海洋，但是现在没有了，所以很多人关心地球会不会也变成这样子。

　　这是所有到过火星的航天器，航天器既分为火星上空的轨道器，又分为着陆器，还分为火星车，这每一个航天器代表了国家制造业能力的最高水平。这件事情难度已经达到了人类能力的极限，我们要集成这个国家的所有能力才能实现。到现在为止，全世界能够独立自主把人送到太空的国家只有3个，就是美国、俄罗斯、中国。

　　如果要登陆火星，我们就需要火星车，这是3代火星车，这是90年代的火星车只有一个篮球高，2000后火星车有半人高，到2010年火星车可以有1吨重，把1吨重的东西投到火星表面去需要采用新型技术。对于小的火星车，我们只需要用安全气囊的方式，大的火星车就需要空中吊车的方式，这样的方式在那个星球上完全自主独立的进行，这需要很多尖端技术。

　　这是火星上一些真实的照片，跟我们在西北看到的戈壁沙漠非常像，这辆火星车超过地球上所有豪车价值，它的价值是150亿人民币，这是它在火星上的自拍照，被称为有史以来最昂贵的自拍照。

　　这个火星车是一个移动机器人地质学家，它会找到探测目标、会打赚、会提取样品、会进行化学分析、会知道这颗石头曾经长时间被水浸泡过;它拍到火星上的落日，发现火星上的落日是蓝色的，所以“几度夕阳红”只在地球上，但在火星上变成“几度夕阳蓝”;它拍到地球上的照片，像火星看我们非常渺小一样，它看我们同样也非常渺小。现在有科技大亨，也就是特斯拉跑车的老板，叫马斯克，他一心想在火星上退休。

　　真实的火星是什么样的?上面是地球，下面是火星，所以它们两个都叫“类地行星”，这是火星上最高山峰，下面是珠穆朗玛峰，刚刚我们测得它的高度是8848.86米，奥林匹斯山的高度是22公里。

　　这是火星上的一座山，这个火星车沿着山峰一直向上爬了七年，还在往上爬，因为它发现这座山曾经好几次被水淹没过。

　　这是火星上的一条河流冲入一个湖泊，留下了沉积物，这个火星车就在那探测，它希望沉积物里找到生命的信号。

　　这是一个沙丘，因为火星引力只有地球的三分之一，所以沙丘更加特殊。

　　这是火星上干涸的河流，它曾经冲破峡谷，形成了冲击扇，明年2月份一辆火星车叫“毅力号”，它会登陆在这个冲击扇撞击坑的边向，同时还有一架无人机在火星上起飞，就是明年过年的时候。

　　这是火星上看到的一个鹅卵石，在地球上同样也有这个鹅卵石，根据这个鹅卵石大小可以研究出来，火星上曾经有要一条河流河水的高度可以没过膝盖，河水的水速都可以研究出来，但是唯一不能确定的是这个河里面是不是有过鱼和虾。

　　在火星上挖过一条沟看到了冰块，过了4天，这个冰块没有了。看到着陆腿的腿上有露珠，说明空气里有水。也探测到了火星空气里有甲烷，如果在地球上探测到甲烷就可以宣布这地方一定有微生物。但是在火星上需要更谨慎，因为岩石和水反应也会产生甲烷。

　　也有个航天器叫“洞察号”，它希望洞察火星的内部，所以它带了个地震仪，两年内探测到4次地震，每次地震小于四级，所以根据这个地震的强度，我们可以了解火星的内部结构。它也在火星上打钻，但是打到几十厘米时候就被卡住了，如果在地球上，这件事情很容易被解决，你走过去踢一脚，躲过那块石块，它就往下打了，但是在火星，这件事情怎么解决?这可能跟我们做家电时“无人控制”是类似的。

　　也有人探究火星上可以种土豆这件事情，我们分析过火星土壤和地球上的土壤成份，发现两者相似，地球科学家已经筛选那些在极端环境下能生存的生物和微生物，比如高盐度的、高辐射的、高氧化性环境下能够生成的植物、动物和微生物，把它们送到火星上去改造火星。

　　这是一段动画，是航天员在太空里生产水的一个机器，在我们头顶400公里高度，相当北京到石家庄的距离有国际空间站，常年有6、7个航天员生活在我们头顶，他们就那一桶水，喝完了接着喝，所有的水能够实现完全的循环。这是他的饮用水。

　　这是一台净化尿液的机器。

　　这是他的太空马桶。黄色的是他小便的设备。

　　这是他展示的饮用水。

　　再过两年，中国人将建成我们自己的空间站，常年有中国人住在太空里，这个空间站明年开始将密集发射。

　　所以有一句话说，在国际空间站上，今天喝的咖啡就源自于昨天喝过的咖啡。同样，水是这样，气体也是这样，我们需要调节空气中二氧化碳和氧气含量的机器，但是现在机器运行并不很顺畅，因为人每天醒过来时代谢水平增加了，人睡觉的时候代谢水平降低，但是机器并不能很好感应这些东西，经常白天需要工作时它二氧化碳浓度超标反而恹恹欲睡，晚上明明应该睡觉时氧气浓度反而很高。

　　这朵花被称为“太空第一花”，是人类在太空中种出的第一朵花，是中国的嫦娥四号在月球背面发出的第一个棉花的嫩苗，是人类历史上在月球上种出的第一棵嫩芽。

　　这是北京航空航天大学正在开展的“月宫一号”(音译)，我们要在一个密闭系统里实现自我循环，这是人类走向太空的必经一步。

　　今年的4月24日，中国发布了“天问计划”，“天问计划”是中国的行星探测计划，我们不仅探测月球，还要探测火星、探测小行星、探测木星、探测整个太阳系。因为“航天时代”50年来，人类已经有200多次太空探测计划，而我们中国才刚刚开始。

　　中国第一个行星探测计划叫“天问一号”，是火星的。北京附近河北张家口有亚洲最大的地外天体综合实验场，它模拟火星的环境、重力，实现航天器的自主登陆，因为火星离地球的距离比月亮远得多，因为月亮上基本是没有时差的，一个信号发给它，一秒钟就接到了。但是在火星来讲，我们发给它的信号，要十几分钟能够接到。

　　这是中国现役推力最大的火箭，推力有23吨，相当于把23吨物体送到太空上去，如果把人送到月亮上去，这个火箭还要大4倍。当年土星五号把人送到月球上的火箭运送能力超过100多吨。

　　这是今年疫情期间，7月23日中国用长征五号火箭发射“天问一号”探测器，它正在飞向火星旅途，离地球超过数亿公里，离火星还有几千万公里，明年2月份将抵达火星。这是今年国庆节它从深空中拍摄的自拍照，需要采用高速的照相技术，在感光不好的情况下采用WiFi，把拍摄的照片传回地球。而它要从地球去往火星，至少要经过5次轨道调整，才能逐渐精确的抵达火星。抵达火星之后它会减慢飞行速度，被火星的引力捕获，成为环绕火星的航天器，利用火星的大气层进行减速，减速到一定阶段后，它会打开降落伞，着陆在火星表面。为了缓解火星大气冲击，表面有个隔热凃层，外面是上千摄氏度高温，里面是我们的室温，因为我们所有的电子元器件都只能在非常安全、稳妥的条件下才能运行，这对航天器的热量控制等等提出很高的挑战。

　　这是火星车着陆在火星表面的情况，着陆之后它将打开太阳能电池板，因为火星上的太阳光比地球上弱得多，所以需要更大的太阳能电池才能够让它工作得更好。现在的火星是一颗荒漠的行星，因为没有生命，但是不能代表它确实没有生命，有可能在地下某些环境适宜的地方会有微生物。未来经过若干年的改造，火星有可能成为另外一个像地球一样的行星。大家看到这颗行星的时候，开始会觉得它离我们遥远，现在觉得：一旦别人占了，我们就晚了。

　　地球将来会成为人类的故乡，月亮是地球唯一的天然卫星，将来会成为永不坠落的空间站，火星是最像地球的行星，建立会成为人类在太阳系文明的重要分支。

　　最后我想说一句，如果家电行业要去影响年轻人，科技是最好的共同语言，因为这一代年轻人都接受过高等教育，他们知道科技对我们国家、对我们未来发展非常重要。

　　谢谢大家。