第二部分深空探测与人类的未来（1）
欧阳自远 一、目标与火星 扩展生存与发展的空间，是人类社会的经济、科技和文明发展的需要，也是人类无限求索精神的激励。 1.人类的生存与发展空间由地球表面（陆地—海洋—大气层）进入近地空间，再逐步扩展到遥远的深空，这个历程也是人类航天活动的发展历程。人类在近地空间的活动，最重要标志是卫星应用与载人航天。 （1）卫星应用：以地球为中心的航天活动。已发射5000多个航天器（中国1%）。应用卫星70%为军事卫星，从事军事侦察、导弹预警、通信指挥、导航、气象保障（海湾战争动用10多种40多颗卫星参加作战）等活动。资源勘察：从事地形、地貌、岩性、植被、水文、耕地、农作物、工矿、交通、经济、人口、生活水平等调查与探测。气象与灾害预报：从事天气预报、灾害天气预报、森林火灾、虫灾、洪灾等预报。全球通讯广播电视、导航定位等领域已得到广泛应用。航天科技的发展已经渗透到经济和社会生活的各个方面，大大提高了我们的生活质量。卫星应用的投资效益比为1∶10，并有力推动了相关产业的快速发展。 (2)载人航天已有950多人次进入太空。
去年杨利伟成为中国第一位进入太空的宇航员，这是我国航天事业取得的重大胜利。美国、俄罗斯、日本等16个国家将联合起来，到2010年建成国际空间站，在其中进行生命科学、空间科学、航天医学、微重力加工、商业产品开发等一系列的基础科学和应用开发研究。 2.深空探测是在卫星应用和载人航天取得重大成就的基础上，向更广阔的太阳系空间进行的探索。深空探测是脱离地球引力场，进入太阳系空间和宇宙空间的探测。当今探测以太阳系空间为主，并将为人类社会的可持续发展服务。深空探测有四个重点领域。 （1）月球探测：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。自1958年至1976年，美国和前苏联共发射83个月球探测器，成功45个，成功率为55.5%。1969年7月美国阿波罗11号飞船实现了人类首次登月，继而阿波罗-12、14、15、16、17和前苏联的月球号-16、20和24进行了载人和不载人登月取样，共获得了382公斤的月球样品和难以计数的科学数据。月球探测取得了划时代的成就。
月球探测是人类进行太阳系探测的历史性开端，大大促进了人类对月球、地球和太阳系的认识，带动了一系列基础科学的创新，促进了一系列应用科学的新发展。月球探测，尤其是载人登月是人类迈出地球摇篮的第一步，是整个人类历史进程的里程碑。人类在宇宙空间展示的智慧创举、超强能力和攀登精神，是人类开拓进取、求实创新的光辉范例，增强了人类探索宇宙、建设好地球家园的信心。月球探测成为人类历史和科学技术发展史上划时代的标志性事件。 第一次月球探测高潮的最主要推动力是冷战和空间霸权争夺的政治需求。美国与前苏联正是通过月球探测，建立和完善了庞大的航天工业和技术体系，有力地带动和促进了一系列科学技术的快速发展。月球探测技术在军事和民用领域得到延伸、推广和二次开发，形成了一大批高科技工业群体，包括微电子，计算机，遥感、遥测与遥控，微波雷达，红外与激光，超低温、超高温和超高真空技术以及冶金、化工、机械、电子视听声像和信息传递等，产生了显著的社会经济效益。据不完全统计，从阿波罗计划派生出了大约3000多种应用技术“成果”。
在登月后的短短几年内，这些应用技术就取得了巨大的效益——在登月计划中每投入1美元就可获得4～5美元的产出。月球探测推动了月球科学、比较行星学、太阳系起源与演化学、天文学及空间科学技术的快速发展。 人类通过对月球的探测，获得了极其丰富的数据，对月球的形状、大小、轨道参数、近月空间环境、月表结构与特征、月球的岩石类型与化学组成、月球的资源与能源、月球的内部结构与演化历史等的研究取得了一系列突破性进展，对月球的起源和地月系统的相互作用与影响获得了新的认识，主要表现在以下几个方面： 月球的表面环境：月球表面基本上没有大气，月球表面气压仅为10~14大气压量级。月球表面没有气候变化，没有任何声响。由于没有大气的热传导，向阳面与背阳面的温度为120℃~150℃,夜晚和太阳不能照射到的阴影区的温度仅为-160℃~-180℃，最低与最高温度为-180℃~130℃。月表平均温度为107℃（白昼）~-153℃（夜晚）。 月球表面的主要地形单元为月海盆地、月陆和撞击坑。月球表面由岩石碎屑和尘埃组成的风化层（月壤）所覆盖，它是在月球地质历史时期由无数陨石撞击所形成。
月球现在没有全球性的磁场存在；月球上没有生命和任何有机化合物；月球上现在没有、过去也没有过任何水体的存在。月岩可粗略地分为三类：玄武岩、斜长岩和角砾岩。在月岩中已发现100多种矿物，其中绝大多数矿物的成分和结构与地球的矿物相同，只有静海石等5种矿物在地球上未发现过。月球矿物普遍不含水，矿物中的变价元素多为低价元素，表明月球矿物是在缺水和还原的条件下形成的。月球的矿产资源蕴藏极其丰富，如Ti,Fe,K,REE,P…… 月球有一个厚的月壳（60km），一个相当均一的岩石圈（60～1000km深度）和一个部分液化的岩流圈（1000～1740km深度）。在岩流圈的底部可能存在一个小的铁核或硫化铁核，但其存在与否尚未得到证实。月球的内部能源：表面热流为2μW/cm2，内部的地温梯度也很小。月震释放的能量小于106J/h，每年月震释放的能量为21010J/a，仅相当于地震(1017~1018J/a)的10-7~-8。月球的主要内部能量已于31亿年以前释放殆尽。
根据对月球各类岩石的成分、结构与形成年龄的研究，月球演化历史的重大事件可归纳为以下几个阶段： (a)月球的形成年龄约45.6亿年。 (b)月球形成后曾发生过较大规模的岩浆洋事件，通过岩浆的熔离过程和内部物质调整，于41亿年前形成了斜长岩月壳、月幔和月核。 (c)在40～39亿年前，月球曾遭受到小天体的剧烈撞击，形成广泛分布的月海盆地，称为雨海事件。 (d)月海泛滥事件，在39～31.5亿年前，月球发生过多次剧烈的玄武岩喷发事件，大量玄武岩充填了月海，厚度达0.5～2.5km。 (e)31.5亿年以来，月球内部的能源逐渐枯竭，再也没有发生大规模的岩浆火山活动与月震，但小天体的撞击仍然不断发生，形成具有辐射纹及重叠的撞击坑，使月面斑驳陆离、千疮百孔。 结论：现在的月球是一个古老的、“僵死”的星体。月球的内部能量已近于衰竭，月震和表面热流均极小。月球的“地质时钟”停滞在31亿年之前，这对研究地球早期演化历史具有重要意义。火星进入演化的老年期。地球进入演化的壮年期。