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嫦娥一号、二号月球探测卫星相继发射后，表现令人满意。再过不久，嫦娥三号就该亮相了。那么，它的使命有什么不同？本次探月活动的特色又是什么？就此，本刊记者闫凯采访了中国科学院欧阳自远院士。

嫦娥三号的登月之路

科学世界：请问，嫦娥三号将在什么时候发射？

欧阳自远：根据月球探测领导小组安排，将在今年年底之前发射。

科学世界：嫦娥三号将采用什么轨道飞到月球呢？

欧阳自远：它的轨道和嫦娥二号一样。因为嫦娥二号是嫦娥三号的先导星，就是专门去探路的。飞行器从地球到月球的路程需要4～5天，到了月球以后，还不能直接登陆月球。先得让月球“抓住”嫦娥三号，使之变成月球的卫星，然后绕行。一开始沿着绕月球的大椭圆轨道运行，接着需要调整轨道，让它离月球越来越近，一直调整到降落轨道，再根据地面指令，在虹湾软着陆。

科学世界：嫦娥三号的着陆点位于虹湾，这里有什么特别之处吗？

欧阳自远：其实有很多地方都可以设为着陆点，但我们在确定着陆点时，有几个基本要求必须被满足。首先，降落在这个着陆点的轨道，全程都要在我国境内就能直接联系和控制，测控通信要通畅，必须在月球正面。第二，要有足够的阳光作为能源。第三，地形比较平坦，周围没有大的坡度和陡峭的地形，没有大型撞击坑。第四，着陆点附近要有很多值得研究的科学问题。第五，不和别人已有的研究区域靠得太近。主要根据这些要求，我们选了五六个指标来打分，最后根据得分情况进行排名。尽管虹湾在有的方面并不是最优的，但是它的综合评分位列第一，所以最后选择它作为嫦娥三号的着陆区。

科学世界：嫦娥三号将如何着陆？

欧阳自远：我们采取软着陆的方式，确保探测器系统安全着陆。嫦娥三号的探测器系统包含了着陆器和月球车，如果硬着陆的话，会把探测器系统撞得粉碎。

在月球上软着陆时不能用降落伞，因为月球上是真空，降落伞毫无用处。探测器系统原来的初速度很大，加上月球的引力作用，下降的速度会越来越快，这时必须降低它的降落速度。在嫦娥三号的着陆器下方有一些发动机，可以产生向上的推力，减低它的下降速度。当它距月面100米高时，地球上的测控人员看不到现场情况，因此要交给嫦娥三号自己去判断，选择相对平坦的地方降落。嫦娥三号从100米高的地方慢慢下降，到距离月面4米高的地方，关闭发动机，自由落体到月球表面，实现软着陆。

科学世界：在4米高的地方自由落体，不会摔坏吗？

欧阳自远：月球上的重力加速度只有地球的1/6，在距离月面4米高的地方自由落体是安全的，只要不落在斜坡上和大坑里就可以了。

科学世界：为什么要在4米高的地方关掉发动机呢？

欧阳自远：如果这时发动机还在喷射，就会扬起月面的灰尘，对后续的探测环节不利。

别具一格的探测活动

科学世界：此次无人软着陆可能面临的最大难题是什么？

欧阳自远：有两个大难题，一个是前面说的降落过程，另一个是在月球上过夜。月球上一个黑夜的长度，相当于地球上的半个月，当然，它的白天也是半个月。因此，要在月球上过夜，最大的难题就是夜晚太长，温度太低（最低可达-180℃）。在这么低的温度下，所有的电子仪器都会被冻坏的，即使天亮后太阳出来了也不能恢复工作。要保持这些仪器设备不被冻坏的最低温度是-40℃，只要设法高于这个温度就可以了。要在外界温度达到-180℃时，仪器舱内部的温度仍能保持在-40℃以上。

科学世界：如何做到呢？

欧阳自远：为了给仪器提供足够的温度，需要的功率太大、工作时间太长，现有的各种锂电池、蓄电池都不行。最后，我们选择了原子能电池。利用放射性元素钚（Pu）把核能转化为热能，可以让温度保持在-40℃以上。原子能电池可以连续工作很长时间。等太阳一出来，就可以用太阳能电池进行工作了。到了晚上，又要以同样的方式“冬眠”。

科学世界：嫦娥三号搭载了什么特色设备？

欧阳自远：着陆器上搭载了两个特色设备，一个是月基望远镜，一个是极紫外相机。月基望远镜是以月球为基地观测天文的设备。要知道，在月球上，一个40厘米口径的望远镜的观测效果，几乎相当于地球上的8米口径望远镜。如果在地球上观测，电离层和大气活动的扰动非常严重，加上地面的各种污染和各种无线电活动的干扰等，必须对望远镜做各种各样的校正，比如电离层校正、大气层校正等，即便如此也不一定能校正准确。在月球上观测天文就比地球上好多了，高真空、没有大气活动，还没有污染。

另一个设备是极紫外相机，用来监视地球周围的等离子体空间环境。人造地球卫星倒是可以看到更详细的变化，但是无法掌握实时的、整体性的规律。

月球车上除了安装有各种常规的相机，还装了一些测土壤成分的仪器，以及一台测月雷达，可以测量月面以下100～200米深处的土壤层的结构。

科学世界：月壤和我们常见的土壤有什么不同呢？

欧阳自远：土壤是岩石风化破碎的产物。月球上的岩石类型，地球上也有，但是月壤与地球土壤的形成机制和过程完全不同。月球表面没有大气活动，没有水，没有生命活动。巨大的日夜温差使岩石破碎，小天体的撞击使月面岩石气化、熔融、粉碎和溅射，再加上长期的各种宇宙辐射等，上述各种因素的共同作用，使月球表面形成了一层3～20米厚的月壤层。月壤与地球土壤的成分、粒径大小和形状都有很大差异。我们常见的地球土壤，颗粒边界是圆化的，而月壤的颗粒边界都是棱角状的。所以，阿姆斯特朗拍摄的奥尔德林在月球上踩的脚印很清晰。

我们采集了几十吨类似于月球的地球岩石，破碎成棱角分明的细小颗粒，模拟月球土壤，进行相关的实验研究。

显微镜下的月球土壤颗粒形貌

（本文发表于《科学世界》2013年第9期）