今年6月，中國三位探月領域科學家榮獲國際宇航聯合會最高獎——“世界航天獎”。這是國際宇航聯合會創立70年以來，首次將這一獎項授予中國科學家。
這三位中國科學家分別是中國探月工程總設計師、中國工程院院士吳偉仁，中國探月工程副總設計師、中國航天科技集團有限公司科學技術委員會副主任於登雲，嫦娥四號任務探測器系統總設計師、航天科技集團所屬中國空間技術研究院研究員孫澤洲。
獲獎之後，於登雲近日接受新京報記者專訪，解讀了嫦娥四號工程所獲得的工程與科研意義，並前瞻了計劃今年實施的嫦娥五號月球采樣返回和首次火星探測任務。
據他介紹，嫦娥五號技術方案最大亮點，是在月球軌道自主進行多次分離和交會對接，這也將為載人登月做一定的技術驗證。而我國首次火星探測，將一次實現“繞落巡”三個步驟，屬於全球首次。未來，我國還計劃在月球南極建設無人科研站，並對木星、小行星等開展探測。
2016年，中國發布首個火星探測器外觀，該探測器今年被命名為“天問一號”，計劃下月發射。圖/中國探月工程辦公室
嫦娥四號：玉兔二號盡量走得更遠
三位中國科學家摘得世界航天獎，是嫦娥四號任務在全球科學界激發的又一輪漣漪。
2019年1月3日在月球背面軟著陸以後，嫦娥四號不斷帶來關於月球背面第一手的科學發現，中國科學家將這些成果第一時間與全球分享。
據中國探月工程辦公室消息，登月500多天以來，嫦娥四號已晉升“最長壽”的月面探測器。這次任務取得了大量科研成果，例如首次揭示了月球背面著陸區域地下40米內的深度地質分層結構，揭示了月球背面著陸區域的物質組成，加深了人類對月球形成與演化的認識等。
其中，巡視器玉兔二號已經在崎嶇坎坷的月背行走447.68米，獲得了大量探測數據。例如，支撐科學團隊獲取了著陸區月壤的精細光譜，推動對著陸區月壤演化的研究。
不過，最近一段時間，玉兔二號暫時停下了輪子。在第十八月晝期間，為了配合我國首次火星探測地面深空測控站的適應性改造，玉兔二號主動讓路，原地待命。
令人好奇的是，玉兔二號未來還要往哪兒走、走多遠？
於登雲說，這取決於兩方面因素：哪裡有科研價值，以及哪裡的路好走。“科學家認為需要去哪裡探測，會跟工程人員提出需求，我們再根據工程可實現性來判斷。”他說，月球背面比正面地形更加崎嶇，坑坑窪窪，有時相當於在兩邊是懸崖峭壁的山脊上行駛，“稍微不注意，輕則翻車，重則要摔下懸崖。”
作為首個在月球背面巡視探測的月球車，孤獨的玉兔二號正離著陸器越來越遠，後者相當於其“母港”，玉兔二號正是被著陸器釋放，從而駛上月面的。玉兔二號最終能在月背留下怎樣的行駛記錄，廣受公眾關注。
於登雲說，科研人員並沒有定一個要跑多遠的目標，希望它能跑多遠就盡量跑多遠。但首先是要穩妥，只有安全了才可能去做科學家希望它做的事。在保證安全情況下，希望盡量做得更多一點，走得更遠一點，探索到更多數據。
2019年1月，玉兔二號巡視器駛上月球表面，嫦娥四號著陸器地形地貌相機為玉兔二號拍了一張近距離照片。圖/中國探月工程辦公室
嫦娥五號：最大亮點是月球軌道交會對接，為載人登月驗證技術
本世紀初，我國制定了到2020年要實現的探月“三步走”規劃，即“繞落回”，嫦娥五號是最後一步。根據規劃，嫦娥五號任務將於今年年底實施。
飛向月球並著陸，這是我國已經具備的能力。這次任務的重點，在於采集樣品，並且在另一個星球上點火起飛，最終返回地球。
嫦娥五號探測器由“四器兩機構”構成，包括軌道器、著陸器、上升器、返回器和對接機構、采樣機構，采樣機構有表采和鑽取兩套。
於登雲這樣科普了嫦娥五號的整個任務過程：在月球軌道上，軌道器和返回器的組合體與著陸器和上升器的組合體分離，前一個組合體繼續環繞在月球軌道，後一個組合體落到月面，利用采樣機構采集月表樣品。
采集完樣品以後，將樣品轉移到上升器，上升器點火起飛，在月球軌道上與軌道器和返回器組合體對接。組合飛行期間，上升器將樣品轉移給返回器，再次分離，軌道器帶著返回器向地球飛。
在距離地球大約5000公里的時候，軌道器與返回器分離，返回器自主回到地球。
最終的結果是：著陸器留在月球表面，上升期在月球軌道環繞，軌道器留在地月之間，返回器回到地面，樣品就在其中。
“整個過程都很複雜，每個環節都不能出錯，否則整個任務就受到影響。”其中的難點，於登雲舉例，最大的難點，也是最重要的創新，是嫦娥五號的幾個器在月球軌道的分離和對接。
以前蘇聯也實施過無人采樣返回，選擇直接從月球起飛回地球。於登雲介紹，中國采取月球軌道分離和交會對接，一方面是充分利用已有的運載能力，節省燃料。如果嫦娥五號整體著陸，再整體起飛，要耗費很多燃料。現在采取“分身之術”，不需要下去的設備不下去，就可以省燃料，節省火箭運載能力。
另一方面原因，於登雲說，是想為將來載人登月做技術驗證。載人登月必然要在月球軌道交會對接，這是最安全也最經濟的方式。美國在載人登月之前，也做過月球軌道交會對接試驗。
“所以我們通過無人采樣返回兼顧了兩件事，這應該是中國方案最大的亮點。”他說。
2019年1月，玉兔二號的全景相機為嫦娥四號著陸器拍照，“兩器互拍”是任務成功的重要標誌。圖/中國探月工程辦公室
嫦娥後續任務：在月球南極建立無人科研站
載人登月尚且遙遠，而嫦娥六號、七號、八號已經確定初步的任務目標。
國家航天局副局長、探月工程副總指揮吳豔華此前介紹，嫦娥六號、七號、八號已經在規劃中。
嫦娥六號計劃在月球南極采樣返回，嫦娥七號計劃著陸月球南極，進行一次對月球地形地貌、物質成分、空間環境綜合探測任務。嫦娥八號除了繼續進行科學探測試驗，還要進行一些月球資源開發利用關鍵技術的月面試驗驗證，為未來建立月球科研站做準備。
於登雲告訴新京報記者，探月三步走以後，中國航天要為人類做更多貢獻，不能到此止步。以前主要是解決能力問題和科學家某些需求問題，將來要更加深入，應該“扎根”在一個地方做更深入的研究。
中國科學家瞄準月球南極。嫦娥七號、嫦娥八號將為建立月球科研站提供基礎，不僅開展深入的月球科學研究，也要對月球資源利用進行技術驗證，比如探索在月球表面製水、3D列印等。更往後，將以月球為基地向更遠深空探索奠定基礎。
國際公認，月球南極和北極作為“未開墾的處女地”，有極高的科研價值。兩級的撞擊坑比較古老，又大又深，曬不到太陽，而南極比北極陰影坑似乎更深，如果月球有固態水，最大可能就在南極。
“所以嫦娥七號、八號很重要的一個目標，就是要到南極陰影區裡看看，實地去考察是不是真的存在水冰，以什麽樣的形式存在、如何分布。”於登雲說。
火星探測器飛行效果圖。圖/國家航天局
“天問一號”火星探測：史無前例一次實現火星“繞落巡”
相比嫦娥工程，今年將實施的首次火星探測任務，將是一個新的跨越。
難度首先來自於距離。月球離地球38萬公里，但火星距離地球最近的時候是5500多萬公里，最遠大約4億公里，最近距離也是地月距離的100多倍。
其次，距離遙遠帶來信號的衰減和通信延遲，信號傳輸一個來回最遠時要將近40分鐘。關鍵降落階段，探測器必須全過程都靠自主決策，通過地球上控制是來不及的。
月球探測器從月面15公里處到著陸，這一階段是全自主的。火星探測更加依靠自主，這對自主著陸控制技術帶來很大挑戰。
於登雲表示，著陸器和巡視器組合體自主降落到火星的過程，可以說非常複雜。這與火星環境有關，火星有非常稀薄的大氣，既不像月球完全沒有大氣，又不像地球的大氣成分。所以降落的時候，天問一號下面有發動機反推，上面又要用降落傘拉著，安全著陸是一個很大的考驗。
更大的挑戰來自於任務的複雜性。首個火星探測器“天問一號”將一步實現“繞落巡”，這也是世界第一次。
之所以要進行史無前例的一次性火星“繞落巡”，於登雲說，一方面，基於探月工程的實施，我國在技術突破、組織管理和人才隊伍方面積累了較好的基礎，是有一定信心的。
另一方面，中國的國情決定我們必須大膽創新，不能按部就班去做，“希望能夠通過一次機會實現利益最大化。”於登雲說，同時中國科學家也希望在國際上能實現一次跨越，“應該說難度非常大，但經過論證，以及設計、分析、驗證，我們覺得還是有信心的。”
國家航天局今年4月發布中國行星探測任務“攬星九天”標識，中國行星探測首次作為一個整體概念被提出。圖/國家航天局
深空探測：選擇重點，沒必要逐一探測八大行星
中國的深空探測向來積極穩妥。在月球穩扎穩打，充分獲得技術積累以後，再去往火星。未來，中國有必要對太陽系內八大行星逐一專門探測嗎？
於登雲認為，如果每一個行星都去探測，掌握第一手資料，自然是最好。但我們還要考慮到國情，“我們要制定適合自己的航天發展路徑，盡可能把國家實力展現出來，而不一定跟著外國跑。”
未來的深空探測，一方面將解決最關鍵的能力問題，具備探測能力，但不一定每個行星都去探測。另一方面，有代表性的星球要實施探測。
今年4月24日中國航天日，國家航天局宣布，“天問系列”將成為中國行星探測任務名，“天問一號”是其中第一次任務。
國家航天局系統工程司相關負責人2018年曾介紹，我國後續深空探測工程，初步明確了四次任務。第一次任務是在2020年發射火星探測器，2021年到達火星。計劃2028年左右進行第二次火星探測，采集火星土壤返回地球。
我國還將進行小行星探測，並在2030年前後開展木星系探測和行星系探測。
越遙遠的目標，意味著越高的難度。
不過，中國深空探測目前為止的一個特點，就是成功率很高。“很多人問我們，去月球也不是那麽容易，全球迄今127次月球探測，成功率只有53%左右，為什麽中國至今每一次都成功？”於登雲說，一方面得益於有很好的規劃，穩扎穩打；同時我們也有很好的體制和隊伍。
“對於未來我們做了規劃，不能像美國那樣全面鋪開，應該選一些探測重點，實現重點科學任務和目標，做出我們對世界應有的貢獻。”於登雲說。
新京報記者 倪偉
編輯 陳思 校對 盧茜
香港九龍灣馬來街興發大廈15樓D室