嫦娥五号成功着陆，“回家”是新的启航｜超级观点

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特约观察员：

潘星华 中国旅美科技协会总会理事会主席、南方医科大学生化与分子生物学科主任

万乐 中国旅美科技协会总会会长、美国犹他大学地质地球物理系研究科学家

编辑 | 杨小彤

编者按：本文由直播整理而来。完整直播可戳此回看>>

核心观点：

1、绕月成功以后，我们绘制了整个月球的地图，才知道月球背面是什么。

2、通过航天诱变育种技术，已经筛选出一些效价好、品质优的抗生素和酶制剂菌种，这些菌种对生物制药产生了很好的推动作用。

3、探月工程项目不仅仅是满足了人类的好奇心，更是提升了我们对科学的认知，是有实际意义的。

复杂又庞大的“嫦娥工程”

万乐：北京时间12月17日1点59分，探月工程“嫦娥五号”的返回器在内蒙古四子王旗按预定的区域成功着陆，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。

这一次登月采样返回任务，“嫦娥五号”在月球的表面取了两公斤的岩样，向下钻了两米深，这是探月工程的绕、落、回三步走中，第三步的首次任务。“嫦娥五号”首次完成登月采样返回任务，距1976年前苏联“月球24号”已经过去近半个世纪了，现在，科学家再次拥有了月球的土壤岩石样本，可以用来研究月球历史后期发生的事情。

相对整个地球的历史，月球的历史是很短的，所以我们现在还面临着很多的问题，包括月球后期发生的事情以及地球和探月器的演化过程，我们需要把这些问题弄清楚。

1966年，“月球9号”第一次成功地软着陆，落在月面上面，工作了四天，对月球进行了测量。美国“阿波罗11号”带回月球样品后，1970年9月12日，前苏联发射了“月球16号”，很快也取回了月球的样本。1976年8月9日，“月球24号”升空。这是前苏联第三次完成月球取样的返回任务，也是最后一次，从那以后，再也没有一个国家到月球上去采样回来过。直到这次“嫦娥五号”取得成功，所以中国“嫦娥五号”的意义也是非常重大的。

月球和地球有一个特别有趣的关系，就是月球自转和到地球公转的周期是一样的，也就是说月球的一面始终面对着地球，另外一面地球始终看不见，我们不知道背后是什么东西。现在绕月成功以后，我们绘制了整个月球的地图，才知道月球背面是什么。在正面，通信、监测还是遥测都很方便，但是中国是首次在月球背面着陆的，这有很多的技术难题，但中国人解决了、做到了。

从生命科学和医学以及农业的角度看待太空探索

潘星华：第一是太空旅行对人类生理极限的挑战，因为太空和地球不一样，即使目前已经有超过560人具有太空飞行的经验，但是大部分人都是在低空飞行、短期飞行，只有极少数人在太空生活超过300天以上，这是非常了不起的。因为在太空环境里生活，和地球上有很多的不同，我们人类是在地球上进化的，所有的生理功能都是适合于地球的，而太空是失重、高真空、强辐射的。辐射可以致癌，空间站受到的辐射是地面上的100-150倍，各种紫外线、X射线都是致癌的东西，如果没有任何保护，是没办法生存的。那失重有什么影响呢？  

正常我们在地球上，人的所有的血液、体液系统都是平均分布的，只适合于这个环境，要进到太空，血液、体液就不会下降了，虽然慢慢它可能会适应这个微重力，但是大量的血液、体液跑到大脑去，整个脸甚至上身就会变得肿胀。航天员经过很多训练，上身肿胀也能生活，但是正常的人没经过训练的话，容易造成肌肉运动和知觉的丧失，造成体液分布的改变以及骨骼肌肉系统的退化，会产生很多的问题。

美国NASA曾经做过一个“双胞胎研究”，找两个同卵双生子，让一位到空间站去生活，另一位在地球上生活，之后研究这对双胞胎的生理指标。研究发现，这对兄弟有93%的基因发生了变化。一般人和人之间的差异非常小，都不到0.1%，到太空跑了一圈，竟然有7%的基因发生变化。当然这并不是说7%的基因发生突变，而是他的基因表达，美国人理解错了。实际上一个人生了一场病之后，与生病之前相比，基因的表达数目也很多。

在这个过程中，中国航空局、美国航空航天局、欧洲航天局陆续宣布了对火星、月球的探索计划，这不光是在太空附近转转，而是去外星球看看，看那边是否有人，能否适合人类生活，以及那里的生活情况。人类是很好奇的生物，现在为止人类所做的一切，看起来好像都是实用性的，对改善人类的健康、生活质量确实起到非常大的作用，但是实际上是因为人类好奇，好奇人的各种功能是怎么产生的，好奇人在地球是怎么产生的，好奇人们将来会怎样，好奇在太空中有没有另外一个星球也住着和我们类似的人员或者有没有别的生物。

第二是太空探月对医疗和制药的影响和作用。探索太空是全人类的事业，我们中国应该对这个领域做一些贡献，这是应该的，实际上这花费也非常大。虽然花费非常大，但是这是非常值得的，它对人类健康的医疗技术有非常大的促进作用。 航天技术和生命科学的发展是交相辉映的，航天技术一直促进生命科学的发展。中国也制定了一系列关于在航天进行空间生命科学研究的一些规划，包括基础研究、技术转化、工程应用，在基础研究上涉及到航天医学、空间基础生物学、宇宙生物学等诸多领域，这个讲起来就是一个很大的学问了。 那么它是怎么样影响现代生活的？大家可能注意到，我们现在平常生活中用到的尿不湿、浓缩果汁、太阳镜、CT检查以及水的净化器，很多我们现在生活中离不开的东西，都始于航天科技的需要和发展。所以，航天科技的发展带来的影响渗透到生活的方方面面。

在具体医疗方面，打个比方，人到航天去会失重，血液到处乱跑，骨质疏松，所以要锻炼。在这个过程中，就研究了二磷酸盐类似的药物，使得骨质疏松的中老年人受益。例如高强度的陶瓷材料多晶氧化铝，也是在航天领域得到首先的应用，现在已经成为牙齿矫正产品的一个重要材料。此外，因为在国际空间站上，需要搬运重物、递飞船，在这个过程中发明了机械臂，在医疗上也得到了很好的应用。我们也开拓了很多新兴的医疗方法，例如净水循环处理技术、干细胞研究等。

在生物制药方面，在这个过程中，通过航天诱变育种技术，已经筛选出一些效价好、品质优的抗生素和酶制剂菌种，这些菌种对生物制药产生了很好的推动作用。我看了一些文献说在太空里能够更好地进行蛋白质的晶体形成，蛋白质结晶，研究蛋白质的结构，这是生物研究非常重要的过程。这也就涉及到阿尔茨海默病的一个重要的蛋白质研究，在地球上一直搞不成的结晶在太空里能很好地完成，通过这个还可以研究很多关于癌症、糖尿病、肺气肿和免疫系统失调的药品和方法。

第三是太空旅行能更好地促进农业的发展。因为太空里有各种各样与地球上不一样的辐射、真空和重力，不同的特点能引起染色体的变化，所以20世纪70年代就有人做这个实验，在育种上也取得了一系列的成就。1987年，中国发射第9颗返回式卫星时，把小麦、辣椒、水稻等植物带去太空，拉开了航天育种的序幕。通过太空筛选，在太空中诱变，然后拿到地面上再筛选，已经取得了很多的成果。太空育种，还有一些重要的商业价值。通过这个过程能够很好地提高产量，改善农作物的品质，缩短生育期，为农作物的稳产、高产也开辟了一个新的途径。

为什么要花这么大的功夫把月壤搞回来

万乐：首先从地质学上来说，我们要了解月球的演变历史，这对整个太阳系45亿年的发展变化非常重要。在“嫦娥五号”着陆的地区，存在着大约13亿到20亿年前的玄武岩，玄武岩是地质学上岩石的一种分类，月球上的岩石受到很多陨石的撞击以及太阳带电粒子的冲击，它里面保留了很多太阳系活动的信息，所以通过这样一些样品，能够了解整个宇宙演变的过程，特别是太阳系演变的一些过程。

12月3日23点，“嫦娥五号”从月面起飞，顺利携带样品上升器到了预定的环月轨道。在这之前，科学家手中的月壤研究材料，还是在1969年从美国带回来的。美国宇航局的“阿波罗”带回来不少月壤，但是这一次“嫦娥五号”的着陆点和“阿波罗”以及前苏联的“月球24号”、“20号”、“16号”登陆的采样点不在一个地方。时间不同，地点不同 ，所以更有意义。

采样完成以后，上升器与着陆器要分离，飞离月面。分离之前，着陆器放出一面中国的国旗，这个中国的国旗研究也非常有技术含量，因为在月球上面没有大气层、没有风，由于太阳辐射温差的变化，普通材料的国旗很快就会坏掉。颜色也会褪掉，所以怎样让它能够经受住太阳与太空粒子的辐射而不褪色，经过高温低温的变化而不损坏，这里的研究也花了很多的工夫。上升器分离以后，要与还在天上围着月球转的轨道器对接，对接后把装了月壤的容器交到轨道器里，这是对接的目的。交完以后，上升器又分离，分离之后还要后退再落到月球上去，否则就会成为太空垃圾。因为地球和月球的相对位置总是在不断地变化，轨道器上的返回舱需要摸清楚合适的方向，寻找一个机会再回来。返回舱本来是以圆形轨道绕月球，它要加速成为椭圆形轨道，再加速摆脱地球的引力，才能以38万公里的速度回到地球。在这个过程中还要进行两次轨道修正与一次姿态修正，因为它回来不再回到地球上再绕圈，而是直接降落，接近第二宇宙速度回来，所以需要进行姿态修正。轨道修正的量的大小与精度高低有关，如果精度做的非常高，有的时候甚至修正都可以不做。

“嫦娥五号”是中国航天史上最复杂的一次任务，它是首次在月球上面采样，也是首次从月面上起飞，还要在38万公里以外的月球轨道上全自动进行无人交汇对接，而且它把月球土壤带回来后接近第二宇宙速度直接冲回地球，这是非常难得的。它有11个阶段，一共23天，每一个阶段都非常地不容易，每一个阶段都是惊心动魄的。

“嫦娥五号”探月的意义   

万乐：科学技术是第一生产力，探月工程项目的需求推动了相关科技的发展，带动了相关产业的技术发展。很多航空航天技术最后都民用了，包括研发新材料、新药物以及改良物种。

其次， 太阳系、地球，将来总有灭亡的一天，我们人类可能需要移民外太空，那么就要先搞清楚应该怎么做。探月工程项目不仅仅是满足了人类的好奇心，更是提升了我们对科学的认知，是有实际意义的。

再次，探月工程项目的宇宙采矿满足了未来能源的需要。月球有一个叫氦3的元素，我们知道原子弹是核裂变产生大量的能量，氢弹是核聚变产生巨大的能量，现在的氢弹采用的是氚和氘，它有放射性。氢氦锂铍硼碳氮氧氟氖，化学元素周期表的前面几个，氢是最轻的，氦是第二轻的，所以如果用氦3来做核聚变的材料，可以避免核污染的问题，因为它没有放射性。但是氦3在地球上很少，月球上很多，所以如果将来能把月球上的氦3拿回来，能够解决我们地球上能源的问题。

此外，探月工程项目可以提振人民的自豪感。我们需要有自信，但是有资本才能自信，科技资本是很重要的。而且，探月工程可以加强国家的科技力量、掌握太空科技的话语权、防止外太空军事化等。

潘星华：“嫦娥五号”探月成功是炎黄子孙对人类的一个贡献，探索太空是全人类前赴后继的过程，他们在这个过程中做出很大的牺牲。因为太空有真空，有辐射，没有重力，是非常危险的。在这个过程中，人们克服了很多困难来把月球上的东西搞清楚，也为了将来载人奔月的成功而初步努力。探索太空，探索月球，一方面是为了更好地促进医疗，促进人类的生活提高，另一方面，探索太空具有使用价值，能促进日常的生活，特别是促进人类的健康，还有一个很重要的因素就是人类对太空很感兴趣。人类在地球上的产生是偶然还是必然，在地球之外的其他星球有没有生命，有没有氧气，有没有水这些生命存在的条件，所以我们采取月球上的土回来进一步分析里面到底有什么东西，这是人类的好奇心，也是科学研究首先的动力。这个地球将来总有一天要毁灭，在这个过程中，人类提前到别的星球去看看有没有机会在那生活，这也是人类的好奇心。

万乐：人类探月或者太空探索的步伐不会停止，下一步中国的计划就是通过“嫦娥工程”把人送到月球上面，实现人的登月。实际上，在我们确定“嫦娥工程”的时候，美国、俄罗斯、日本、欧洲、印度都提出了自己的登月计划或者重返月球的计划。但是到了今年，其他国家的计划都不见踪影了，只有中国一步一个脚印，按照自己的规划和步骤来完成我们的目标。而且，整个过程由于大家的勤奋、努力，完成得非常好，甚至超额完成了任务，使得我们载人登月的目标更具备实现的可能。

中国探月工程的总工程师、中国工程院院士吴伟仁曾经提出，中国的载人登月将在2030年左右实现，并将在南极建立一个国际月球科研站。当然在这之前，会有“嫦娥六号”、“嫦娥七号”前往那边进行勘探。从1972年12月19日，美国“阿波罗17号”返回地球以后，人类再也没有过登月活动，所以如果人类再次登月，意义将非常重大。如果由我们中国来实现，意义将更加重大，这就是我们中国对人类的一个贡献。

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