嫦娥三号：比《地心引力》更牛的科普大戏

将执行中国“登月”任务的嫦娥三号已经准备就绪。11月26日，国防科工局举行了嫦娥三号任务的首次新闻发布会，称嫦娥三号“进展顺利”，计划于12月初发射。

前一周，好莱坞大片《地心引力》在中国上映。壮观的3D特效、太空“行走”、俯瞰地球和低地球轨道空间的独特景色，以及神州和天宫等中国特色元素，让中国人提前享受太空之旅。然而，批判的观众很快在电影中发现了许多严重的伤害:宇航员的长发在失重状态下不会漂浮，卫星碎片飞向错误的方向，等等。

相比之下，今年6月令人印象深刻的天宫空间讲座，让人们对中国太空的真正探索之旅充满期待，尤其是嫦娥三号的“登月”。月球探测项目副总指挥李本正告诉《中国青年报》记者，一旦嫦娥三号任务成功，传回的图像将更全面、更准确地介绍月球的大致情况和环境，让孩子们对月球、太阳系乃至更深的空间有更直观的了解。

“重力”只有在遇到小概率灾难时才充满风险。

《地心引力》被一些人解读为一部太空灾难电影。一颗卫星爆炸造成的空间碎片是这场灾难的始作俑者——每90分钟就有一次流星雨袭击，几乎所有空间站、载人飞船和低地球轨道上的航天飞机都幸免于难。

然而，这场灾难的原因在实际的空间活动中只是一个小概率事件。《国际空间》杂志执行编辑、航天专家庞志浩在接受《中国青年报》采访时表示。

事实上，是亚特兰蒂斯号航天飞机修复了哈勃太空望远镜。根据当时的计算结果，亚特兰蒂斯号维护任务期间，空间碎片“灾难性撞击”的概率约为1/185。对于执行国际空间站任务的航天飞机，概率通常是1/300。美国国家航空航天局的统计数据显示，自从哈勃望远镜在1990年发射以来，它并没有受到空间碎片的严重破坏。

相比之下，像嫦娥三号这样承担“登月”任务的探月工程确实是高风险的。

李本正说，据他统计，到目前为止，世界上已经进行了129次探月活动，不包括嫦娥三号，其中美国59次，苏联64次，日本和中国2次，欧空局和印度1次。有66次成功或基本成功，63次失败，成功率只有51%。

对高风险的另一种直观理解可以根据“或多或少的工程环节和零件”来判断。中国科技馆的副研究员、科普作家赵阳告诉《中国青年报》，链接越多，越不可靠。

航天飞机需要数百万个组件。假设每个组件的可靠性为99%，两个组件的可靠性是两个可靠性相乘的结果，约为98%。以此类推，部件越多，可靠性就越低，因此有句谚语说“美国将不再发展航天飞机，因为它们可靠性差。”

至于嫦娥三号，其具体的可靠性数据仍不得而知，但就其连接而言，赵阳表示，该运载火箭将直接把嫦娥三号探测器送入地月转移轨道。经过几天的在轨飞行，探测器将被月球捕获，并进入绕月轨道。经过几天的运行，嫦娥三号将变轨成椭圆轨道，然后“坠入月球”一段时间后就可以实现了。之后，月球车(通常被称为月球车)将“走出”着陆器，完成在月球表面的巡逻。因此,“登月”任务比简单的“绕地球飞行”任务有更多的“不止一两个环节”。

尽管风险很高，探月工程仍然需要“勇敢地”进行。庞志浩说，在没有大气层的月球上，天文观测可以连续进行。此外，月球上的重力只有地球的1/6，它的自转与公转周期相同，等等。，这样月球表面的夜间观测可以连续进行大约14个地球日。

这就是为什么月球被称为科学研究的最佳场所。用“嫦娥之父”和中国探月工程首席科学家欧阳自远的话说，“月球不仅有丰富的矿产资源和能源，而且是人类征服太阳系和进行深空探测的前哨和中转站。"

近地轨道“中国拯救世界”，但深空探测中国仍是第二组

在地心引力中，英雄的最后一根救命稻草是中国的神舟飞船。当神舟和天宫频繁出现在电影中时，许多电影观众开始叹息，一些人在网上开玩笑说，“中国又一次拯救了世界。”

然而，从真实的空间环境来看，这种情节关联并不完全是虚构的。庞志浩说，载人飞船在低地球轨道上主要分为空间站、载人飞船和航天飞机，而后者由于事故太多而停止使用，空间站也不具备往返于天地之间的能力，所以载人飞船成了唯一能“逆转”女主角命运的飞船。到目前为止，只有俄罗斯、美国和中国有载人航天能力。

然而，这只是一个低地球轨道的太空世界。中国在深空探测中的空间定位是什么，即脱离地球重力场，进入太阳系空间和空间的探测领域？

“人类总共进行了100次月球探测，42次火星探测和40次金星探测。与发达国家相比，中国在科学认识和相关技术方面还有很大差距。”欧阳自远告诉记者。

众所周知，人类探索、开发和利用月球的活动可以概括为三个阶段:探月、登月和常驻(常驻)月。庞志浩说，美国人已经完成了前两步。苏联人完成了第一步；中国与欧洲航天局、日本和印度属于第二组，正在完成第一步，分为“盘旋”、“坠落”和“返回”三个小步骤。第二组月球探索现在已经完成了第一个小步骤——绕月，并准备实现第二个小步骤。

对于这一步，目前，只有美国和苏联成功实施了13次无人月球表面软着陆。只有美国进行了载人登月，苏联在月球表面进行了两次无人驾驶任务。

这意味着，如果嫦娥三号成功登月，中国将在月球探测方面领先世界第二组。庞志浩评论道。

然而，无论是嫦娥一号的“撞月”还是嫦娥三号的“坠月”，都不是处于一个宁静的探月环境中。用庞志浩的话说，“它赶上了月球探索最激烈的高潮。”

从20世纪50年代末到70年代初，人类开始了第一轮月球探索。主要人物是前苏联和美国。然而，两国出于不同的原因停止了探月活动。

从1976年到1994年，欧阳自远称之为“静思期”。在此期间，只有日本发起了调查。

最近的高潮是从2003年欧洲航天局成功发射“智慧一号”开始的，这是21世纪人类发射的第一个月球探测器。2009年6月，美国发射了两枚月球探测器。

11月5日，就在中国的嫦娥三号运载火箭到达西昌发射场一周后，印度发射了第一枚火星探测器，其探测深度超过了月球。根据计划，印度还将在今年发射由印度和俄罗斯联合开发的“月球船2号”探测器。与月球的激烈竞争是显而易见的。

嫦娥和玉兔面临的每一个困难都是一场科普盛宴。

事实上，没有必要对科幻电影要求太高。赵阳说，通过电影让青少年对太空感兴趣就足够了。然而，嫦娥三号及其整个运行过程在现实中是一部更加“真实”和“经得起调查”的科普剧。

国防科工局表示，嫦娥三号任务需要突破七项关键技术，包括地面试验验证、多窗口窄宽度准时发射、月球表面软着陆、两个设备分离、月球与地球之间的远程操作、月球生存、测控通信。在赵阳看来，每一项关键技术都是一场丰盛的科普盛宴。

以月球表面的软着陆为例。由于月球上没有大气层，嫦娥三号的“登月”不能像神舟飞船那样在重力作用下“着陆”。只有通过可变推力发动机、自主导航控制技术和科研人员采用的缓冲吸能元件的研发才能实现。

赵阳说，使用的原则包括中学生物理教科书中涉及的“相对运动”和“作用力和反作用力”。“看来离我们很远的嫦娥是个庞然大物。对于孩子来说，通过他们熟悉的科学理论来拉近他们之间的距离也是可能的。"

在人们的想象中，於菟沿着彩虹湾漫步是一件非常浪漫的事情，但真实的环境是月球上昼夜温差为330℃，而於菟走得比人们想象的要慢得多，只有每小时200米左右。

这是月球表面的生存问题。必须确保着陆器和探测器不会在寒冷的月夜被冰冻损坏。当太阳出来时，它会自动醒来并开始工作。

根据国防科技局发布的信息，“於菟”号月球车采用导热流体回路、隔热部件、散热面设计、电加热器和同位素热源，能够承受330℃的温差。其中一个关键内容是“同位素热源”，这一“不可发音”的术语也反映在中学课本中，即“放射性同位素”。

赵阳说，嫦娥三号携带的放射性同位素电池的热源是放射性同位素，放射性同位素在衰变过程中会不断释放出带有热能的射线。由于其衰变时间长，放射性同位素电池可以长期使用。

一旦踏上月球，人们也会习惯于使用天文单位。赵阳告诉记者，根据地球和月球之间38万公里的距离，光速不到两秒。然而，在这样一个“短”的天文单位里，如何使於菟行走，即实现地球和月球之间的远程操作，将运用包括人工智能、计算机、电子学等许多领域的原理。这些都值得中学生注意。

尽管现实中的太空活动不能像电影那样展现太空之美和惊心动魄的生死场面，但赵阳认为，中国青少年对科普的兴趣只是第一步。如果一个人知道它，但不知道为什么，它只是娱乐，不能被称为流行科学。从这个角度看，《嫦娥三号》是一部值得期待的科普剧。