“月球探测已经成为各航天国家空间探测的重点。月球探测的新高潮已经到来。中国也应该积极参与进来。”在嫦娥一号卫星成功发射之际，中国绕月探测工程月球应用科学首席科学家欧阳自远院士向记者详细介绍了中国绕月探测工程中最重要的一个环节——科学目标的确立。

    重达380吨的国家天文台40米口径天线，是国家重大工程“绕月探测工程”科学数据接收和VLBI精密测轨的重要设施之一。

    当人们为嫦娥一号卫星的成功发射而欢呼时，更希望探究中国绕月探测工程的前前后后。为此，《科学时报》记者特地采访了中国绕月探测工程月球应用科学首席科学家欧阳自远院士。作为中国绕月探测工程主要发起者之一，欧阳自远向记者详细介绍了中国绕月探测工程中最重要的一个环节——科学目标的确立。

    35年的跟踪与积累

    “中国月球探测工作不是无源之水、无本之木。我们首先经历了35年的跟踪研究与积累。”据欧阳自远介绍，通过系统了解前苏联、美国两个国家月球探测的进展，综合分析深空探测的技术进步与月球和行星科学的研究成果，适时总结与展望深空探测的走向与发展趋势，中国在确立探月科学目标时已打下坚实基础。35年过去了，欧阳自远对这段历史仍记忆犹新。

    据了解，自1958年至1976年，在冷战背景下，美国和前苏联展开了以月球探测为中心的空间竞赛，掀起了第一次月球探测高潮。在这期间，苏、美两国共发射了108个月球探测器，成功或部分成功52个，成功率约为48%。1969年7月，美国阿波罗11号飞船实现了人类首次登月，紧接着阿波罗12号、14号、15号、16号、17号和前苏联的月神16号、20号和24号进行了载人和不载人登月采样，共采集382公斤月球样品和海量科学数据，月球探测取得了划时代的成就。

    1960年，我国在中国科学院地质研究所同位素研究室建立了天体化学与核子地球化学研究组，欧阳自远的研究集体跟踪研究月球探测动态和成果，开创了我国地外物质——陨石的系统研究。1966年中国科学院地球化学研究所建立了天体化学研究室，继续跟踪研究月球探测动态和成果，在我国逐步建立了陨石学和天体化学学科。之后，中国矿物岩石地球化学学会和中国空间科学学会分别成立了天体化学和空间地质学专业委员会，通过系统了解苏、美两国月球探测的进展，综合分析深空探测的技术进步与科学成果，在中国逐步介绍月球科学和行星科学的成就与进展。

    “第一次月球探测高潮取得了系统、丰富的科学成果，但对月球主要科学问题的认识仍是极其肤浅的。”欧阳自远说，宇航员在月球上进行过实地勘察与取样的位置仅有6处，在月球表面不载人自动采样的位置仅3处。即便加上人类对月球进行软着陆就位探测和不载人月球车巡视勘察，总共也仅有18处。通过这些探月活动，人类对月球的表面形态与地质构造、月壤的物理化学性质与特征、矿物岩石的成分与结构和月球附近的空间环境等有了基本了解。但是，这些样品都是在月球朝向地球一面的低纬地区获得的，而在月球的另一面和两极地区，还没有获得样品。因而，人类对月球的了解仍存在很大的局限性，对一些月球主要科学问题的认识，如月球大气层的来源与成因、地形地貌类型的划分、地月空间环境与月球表面环境的特征、月壤的形成与组成、地质构造的特征、岩石类型及其分布规律、月球内部结构与物理场、月球的演化历史与重大事件、月球起源等，仍然存在着许多令人困惑未解的问题和诸多争议。

    不过，通过长期积累，欧阳自远等研究人员相继出版了一系列专著和论著，如先后编写出版了《月质学研究进展》、《天体化学》、《行星地球的形成与演化》、《空间化学》、《月球科学概论》等10多部学术专著，在国际、国内各类学术期刊上发表月球和天体化学论文300多篇。天体化学和比较行星学两个分支学科在中国也逐步形成。

    意外的收获

    “35年的跟踪研究主要是综合分析、提炼美国和前苏联的月球探测、行星探测、太阳系探测的探测结果。虽然我们也有自己的看法，但第一手资料是人家的。”让欧阳自远最难忘的是一次意外的收获，让他们能够亲自对月球样品进行研究分析。

    欧阳自远回忆说，1978年5月，美国总统安全事务顾问布热津斯基代表卡特总统向时任国家主席的华国锋赠送了一块月岩样品和一面由美国宇航员带上月球的中华人民共和国国旗。事后，华国锋将月岩样品交给国务院办公厅。当国务院办公厅得知中国科学院地球化学所欧阳自远等人从事这方面的研究，就通知中国科学院地球化学研究所到北京取回样品并进行分析测试与研究。

    “由于样品压铸在半圆形凸透镜状的有机玻璃内，只能在超净手套箱内进行样品分装，取出后样品只有一克重。当时我们决定用0.5克样品完成全部分析测试与研究工作。”欧阳自远说。为了完成这些工作，他们联合国内的中国科学院原子能研究所、原子核研究所、长春应用化学研究所、高能物理研究所、昆明冶金研究所和上海石油化工总厂共同进行分析测试与研究。”

    通过系统研究，他们确认这是阿波罗17 B型高钛月海玄武岩，确定样品编号为70017-291，补充了70017的化学成分、矿物成分、表面结构、形成环境等新资料，并极大地促进了我国月球科学的发展和微量微区分析技术的进步，共发表研究论文14篇。留下的0.5克月球岩石样品送交北京天文馆展出，供公众参观。

    欧阳自远欣慰地说：“研究成果得到了中国科学院和国务院办公厅的表扬。论文发表后，美国、英国、日本、印度等国家的学者来信索要论文复印件。国际陨石学会、国际月球和行星科学大会期间，不少学者与我交谈，表示‘你们的工作很系统，数据还不错，证明你们的微粒、微量分析测试水平提高很快’。”

    参与新一轮月球探测热潮

    第一次月球探测的高潮，是美国和前苏联在冷战的背景下开展的以月球探测为中心的空间竞赛。冷战结束后，全球的月球探测进入了平淡期。

    “阿波罗计划的实施，显示了美国的经济实力和技术能力，确立了美国的全球霸权地位，大规模的月球探测热潮暂告一段落。”

    欧阳自远介绍，阿波罗计划结束后，从1976～1994年长达18年的时间里，世界上没有进行过任何成功的月球探测活动。1989年7月20日，在人类首次登月20周年的纪念大会上，美国总统老布什号召美国在月球上建立长期驻留的永久基地，以此作为向火星进发的出发点，最终实现登陆火星的宏大计划。1994年和1998年，美国成功发射了“克莱门汀”和“月球勘探者”号月球探测器，对月球形貌、资源、水冰等进行了探测，奏响了人类重返月球、建立月球基地的序曲。

    “月球探测已经成为各航天国家空间探测的重点。月球探测的新高潮已经到来。未来深空探测的重点转移到以月球和火星探测为主线。”欧阳自远说，“中国也应该积极参与进来。”

    1991年，时任“863”计划航天领域首席科学家的闵桂荣院士提出中国也要搞月球卫星的建议，并成立了“863”月球探测课题组。

    1993年，国家航天局组织专家论证，利用因其他任务延迟而空余的一枚长征-3甲火箭发射一颗人造物体硬着陆月球。这一计划由于探测的科学目标不明确，缺乏先进性，加之经费需求过多而夭折。

    “事后，时任全国政协副主席、中国工程院院长的宋健院士语重心长地对我说：‘你们要提出新的月球探测规划和实施计划，首先要研究设计好科学目标。科学目标要有先进性、创新性和可行性，要紧密结合国家的综合能力并推动科学技术的创新与发展；在经费需求上，要精打细算、实事求是。’宋健院士的嘱咐和期望，成为设计我国月球探测计划的重要指导原则。”欧阳自远说。

    10年论证

    1994年，来自中国科学院地球化学所、空间科学应用中心和中国空间技术研究院的欧阳自远、褚桂柏等专家经过一年工作，完成了第一个较完整的月球探测可行性报告。他们通过分析国外月球探测活动发展状况，探讨了我国开展月球探测的必要性，提出我国月球探测的项目与任务，论述了我国开展月球探测已具备的条件，提出开展月球探测发展阶段设想、第一阶段月球探测的科学目标和第一颗月球卫星的方案设想。

    据欧阳自远介绍，1998年，在国家“863-703”项目支持下，由中国科学院地球化学所和空间中心共同完成了我国月球探测发展战略的研究项目，提出开展我国月球探测发展规划的初步设想。在此基础上，中国科学院启动了知识创新方向性项目，支持以欧阳自远为中国科学院首席科学家的研究团组(参加单位有中国科学院地球化学所、国家天文台、空间中心、西安光机所、上海天文台)开展“我国月球资源探测卫星科学目标研究”。2000年，该研究团组完成了《我国月球资源探测卫星科学目标》的研究报告。

    据了解，该研究报告在系统分析国际月球探测现状与发展态势的基础上，详细论证了我国开展月球探测活动的意义、必要性和可行性，首次提出开展我国月球探测工程分阶段进行的总体规划和基本构想，具体设计了我国月球探测一期工程的科学目标和有效载荷配置方案，并提出轮廓性的卫星研制总要求、轨道设计和测控通信方案。

    该研究成果在2000年8月通过由王大珩等9位院士以及包括总装备部、航天科技集团、科技部、中科院、高等院校等单位多位专家组成的具有广泛代表性的科学家和航天专家论证与审核组的论证、评审，并得到充分肯定。该成果不但提出了现今被广泛接受并作为立项目标的“绕落回”三步走(绕月卫星探测、软着陆探测、月球取样返回)的设想，其所提出的月球探测一期工程科学目标和有效载荷配置方案全部成为已经立项启动的绕月探测工程的科学目标和有效载荷研制总要求。

    2000年11月，国务院新闻办公室发表《中国的航天》政府白皮书，其中“开展以月球探测为主的深空探测的预先研究”被列入近期发展目标。在国家大政方略的激励下，2001年，中国科学院军工办根据科学院系统有效载荷研制技术的水平与现状，再次启动创新性方向项目“月球探测关键科学技术研究”。经过近年研究和攻关，2003年，以欧阳自远为首席科学家的研究团组完成了《月球探测关键科学技术研究》报告。该研究不但在已有成果基础上对科学目标进行了深化研究与论证，提出了具体的探测任务、探测精度等要求，同时重点对一些关键技术进行了先行攻关，使得在绕月探测工程立项后的上述相关研制任务在时间紧、任务重的情况下，完全按照工程总体的进度要求进行。

    受国防科工委原常务副主任、国家航天局原局长栾恩杰的委托，孙家栋院士组织了来自航科集团、中科院、总装备部、高等院校等部门的200多位专家，在已有调研、分析与论证基础上，从2002年12月起，开始了“月球探测一期工程的综合立项论证”工作。整个论证过程采取集中讨论、分析、论证和分散调研、补充、完善的两种方式交替进行，以围绕实现科学目标为出发点和使用成熟技术为前提，对卫星平台技术、运载火箭、测控能力与技术等各个方面的技术可行性、技术方案、工程进度的可行性以及目前存在的关键技术问题等进行了全面、细致和充分的分析、论证。经过4个多月的连续作战，于2003年3月完成了绕月探测工程的综合立项论证工作，并提交了《月球探测一期工程综合立项论证报告》等7个附件。

    2002年10月17日，在中央专委会上，时任国家总理的朱镕基同志提出要尽快实现月球探测，抓紧月球探测论证工作，月球探测卫星工程已提上议事日程。

    在完成我国月球探测一期工程的综合论证后，2003年9月，国家航天局成立月球探测领导小组，负责协调各单位的工作，并起草了专项立项报告。

    2003年2月28日，国防科工委召开了月球探测工程预发展会议，宣布月球探测工程进入预发展阶段，并宣布成立栾恩杰、孙家栋、欧阳自远3人领导机构，负责月球探测工程预发展阶段的相关事务工作。

    2003年4月，国防科工委下达了月球探测工程关键技术攻关重大背景型号预研项目，月球探测工程进入工程立项前的攻关阶段。与此同时，国家航天局宣布正式启动月球探测工程的预先研究。2004年3月31日，国防科工委完成工程立项手续，绕月探测工程正式开始实施。

    “月球探测二期、三期工程”论证

    按照规划，中国的月球探测工程分为三期工程。欧阳自远介绍，在月球探测一期工程论证的基础上，月球探测二期、三期工程的论证过程大致分成4个阶段。

    第一阶段是自发预先研究论证阶段，主要由科学院系统和航科集团系统自发开展的研究工作。从2003年3月开始，由中国科学院和航科集团五院进行联合论证。经过半年多的多次联合分析、论证，2003年9月，确定了月球探测二期、三期工程的科学目标、有效载荷需求和工程的总体概念性方案和关键技术。

    第二阶段是国防科工委组织的初期论证阶段。在第一阶段研究论证基础上，从2003年10月开始，国防科工委启动了月球探测二期、三期工程的论证工作。2004年1月，完成《我国月球探测二、三期工程综合论证报告》及包括卫星系统、运载系统、测控系统、发射场系统和地面应用系统论证的相关报告的附件。

    第三阶段是科技部组织的专家评审阶段。2004年2月，国家中长期科技发展规划办公室重大专项论证组对《我国月球探测二、三期工程》进行了为期两个月的讨论、论证和审查：我国“月球探测二、三期工程”成为第一个通过了国家中长期科技发展规划重大专项专家评审的项目。

    第四阶段是深化论证阶段。从2004年8月开始，在国防科工委月球探测工程中心的统一组织和部署下，形成了6个专家论证组，开始了月球探测工程二期、三期的深化论证阶段的论证工作。

    欧阳自远介绍，目前，月球探测二期工程的论证工作基本完成。工程的科学目标以月球本身探测为主线，以形貌、成分、内部结构为重点，以揭示成因、演化等重大月球科学难题为目标，充分利用月基平台开展天文观测和空间环境检测，以有限目标、突出重点为前提，以工程可实施性为依托，以承上启下、动态发展为原则，提出了开展月球探测二期、三期工程的科学目标和有效载荷需求配置方案。