【大家】“太空不是空的”——专访航天遥感与空间信息科学专家姜景山
卫星与网络
（原文刊登于《卫星与网络》杂志2013年12月）
姜景山，微波遥感及空间信息科学专家。现为中国科学院空间科学与应用研究中心研究员，学术委员会主任、国际欧亚科学院院士、国际COSPAR中国委员会委员，任中国探月工程副总设计师，863航天领域专家委员会顾问。他是我国航天遥感技术的倡导者之一，微波遥感技术的主要开创者，在建立和发展我国微波遥感技术及理论体系中做出了重大贡献。率先进行航天微波遥感技术发展工作，实现了我国航天微波遥感零的突破，大大推动了我国微波遥感卫星的发展。
嫦娥一号与“微波月亮”
走进姜院士的办公室，正在记者四处打量各种仪器和模型时，姜院士指着一个月球仪介绍说，这是“月球仪”，是根据美国探月资料制作的。随后，谈话就围绕着月亮展开了。
记者：月球仪上的图像是照相机提供的，那这是否就是所谓的“可见月亮”呢？
姜景山：是的。一般的可见月亮都只能看到正面，但是这个月球仪上也有背面的图像。由于地球在转动，月球也在转动，所以一般我们只能看到月球的一面，我们称之为正面，而背面是我们在地球上永远也看不到的。所以利用一些航天器拍回的照片，拼成一个全月的图像，也就是现在看到的这个月球仪。
记者：那么红外月亮是什么概念呢？它与可见月亮有什么不同？
姜景山：红外月亮就是通过在绕月卫星上搭载红外仪器，测量出的月球数据拼成的。如今前苏联、美国、日本、印度和我国都有红外数据。红外月亮描述的是月球的热度变化，可见月亮虽然分辨率高，却只能看到表面的东西。所以，二者还是有很大区别的。
记者：众所周知，您在探月工程中的一项重大贡献，就是在月球轨道上将微波遥感技术应用于月球探测，这是世界上的第一次，也是对月球探测具有重要意义的一次。您能为我们介绍一下微波月亮吗？
姜景山：在我们利用微波探测月球之前，曾经有人在地球上使用雷达去探测月球。但是就像我刚才说过的，月球只有一面面对着地球。因此，在地球上探测月球只能探测到一面，而且隔着38万公里探测，分辨率也会比较差。中国的探月工程起步比较晚，经过40多年的研究，微波遥感技术已经取得了长足的进步和发展。因此，在发射“嫦娥一号”的时候，我们就提出让绕月卫星搭载微波仪器，在月球轨道上对整个月球进行探测。这在当时属于一个比较大胆的想法，难度很大。国际上一直比较重视微波，但是利用微波究竟能做什么，国际上很多学者都在进行长时间的研究。在嫦娥一号中，用微波探测全月的亮度温度（简称亮温）是中国科研人员对于这个问题给出的一种答案，也是中国人对于全人类的贡献。我们的探测结果，在多次国际会议上公开发表，获得了国际同行的认可。
经过分析研究，微波月亮给我们带来了这样几项结果：
首先是月壤究竟有多厚。由于月球在长达40亿年的时间中，都暴露在太空环境中，大量陨星撞击月球溅起灰尘，再加上早期的火山灰，所以月球的表面是一层松散的堆积物，我们称之为“月壤”。这层月壤究竟有多厚呢？在阿波罗探月时期，美国人利用局部的探测、红外和可见光三种手段，估算月壤的厚度最深在100米左右。但是这个判断是利用一点信息扩展起来的，我们认为仅用一个点的厚度推断全月月壤厚度未免偏颇。我们通过嫦娥一号微波探测仪获得全月面的微波亮温图之后，了解到月球背面和正面的地形差别很大：背面的月陆——也就是高一点的地方——比较多，正面的月海——相对低一些的地方——比较多。应用这份全月亮温数据，我们对月壤的厚度做了更精确的估算。结论是，全月月壤的平均厚度为5到6米。其中大部分地区很浅，大概0到6米，深的地方可达一、二百米。
其次，月球上有多少能源。人类一直对月球上的氦3很感兴趣，美国人利用单点数据——400多公斤的月壤样本——做分析，结果认为月球上的氦3资源很丰富，有100万吨到500万吨，这个数据跨度太大。我们通过分析全月微波数据后，认同月球上有丰富的氦3资源，但其资源量更接近于100万吨，而不是500万吨。
再次，我们不否认月球上存在水的可能性。然而，有没有水、有多少水、这些水能不能被利用还都是未知的。
最后，也是最重要的，就是我们拿到了整个月球的微波亮度温度数据，经过科研人员的处理，创建了“微波月亮”。
这些，都是中国人在研究月球方面对于人类的贡献。
记者：看来微波月亮对于研究月球有非常大的意义。那么嫦娥二号也利用遥感微波技术探测了月球吗？数据与嫦娥一号探测的数据有没有差别呢？
姜景山：嫦娥二号与嫦娥一号基本一样，只有两个变化：一是可见光相机的分辨率提高了，第二是嫦娥二号的轨道只有100公里，比嫦娥一号的轨道低了100公里，因而可以更加清楚的观测月面。通过嫦娥二号卫星我们得到了7米分辨率的可见光图像——这是两者最大的不同。微波遥感方面，我们通过嫦娥二号获得了更多的微波亮温数据，验证了嫦娥1号的结果的正确性，实现了微波数据对全月100%的覆盖。当然这部分数据有待进一步处理和分析。
从嫦娥一号到嫦娥三号
虽然没有直接参与到嫦娥三号的发射工作中，但是作为嫦娥一号和嫦娥二号的副总师，姜院士一直颇为关注嫦娥三号的动态。
记者：作为绕月探测工程的副总师，您能否评价一下刚刚上天的“嫦娥三号”呢？
姜景山：应该说发射很成功的，但是我更关注它的着陆情况。只有着陆成功，才能算是真正的成功。毕竟前期已经为“嫦娥三号”做了许多铺垫工作，这次的重点是能不能在选定的位置上稳定地下降、着陆。
记者：这次着陆的难点在哪里呢？
姜景山：嫦娥三号的着陆点在虹湾。出于科学考虑，该区地质构造复杂，有典型性，具有很高的科学探测价值。嫦娥三号着陆过程中，大概距离月面还有10到20公里的时候，就会以抛物线下降，相对速度从每秒1.7公里逐渐降为零。在距离月面100米处，嫦娥三号要进行短暂的悬停，利用高分辨率相机扫描地形，避开裸露的岩石，寻找平坦的地面，然后降落。这些如果都顺利完成了，着陆就是成功的。但是作为一个研究微波遥感的学者，我更关注月球的次表层。可见光相机的分辨率虽然很高，但是只能看到表面，看不到下面，所以不能判断着陆的具体情况，有可能某个腿在伸开的时候会被别住。最初，我们建议在有效载荷中加入微波探测仪，但是由于重量的限制没有实现。当然，嫦娥三号成功着陆的概率是很大的。
记者：那嫦娥一号和嫦娥二号并不需要着陆，它们的难点是什么呢？
姜景山：最困难的我认为是温度。因为许多东西要做出来并不是太难，但是能否接受月球上接近400度的温度跨度就不好说了。许多材料没有这个承受能力，比如天线要一直暴露在外面，看似简单的一个问题，我们花了很长的时间去解决，不仅负责天线工作的科研人员付出了艰辛的努力，许多研究材料的专家和厂商都做了很大贡献。除了天线之外，还有相机的镜头等也很难接受月球的环境。毕竟太空中不像地球，有大气层的保护。相同的设备，在不同的环境中使用，技术手段也需要创新。
向太空要资源
随着嫦娥三号的升空，一场关于“人类为什么要探月”的讨论在各大媒体悄悄开展。那么，针对这个问题，姜院士有自己独特的看法。
记者：探月工程，不管是国内的还是国外的，都是在获取关于月球的信息。那么我们了解了这个信息之后，应该如何利用这部分信息呢？
姜景山：月球，是距离我们最近的天体——只有38万公里。这个距离在以前是遥不可及的，随着现代科学技术的发展，现在可以说，月球已经变成人类“触手可及”的地方。所以如今月球已经不能被称之为“深空”，而只能算作是“深空的边缘”。了解月球一方面是为了深入认识一些科学问题，如宇宙的发展、地球的生成等，另一方面是为了人类利用月球上的资源做一些探索。
记者：您曾经在一次采访中提了一个比较有趣的说法，叫做向太空要资源，探月是不是向太空要资源的方式之一呢？
姜景山：很多时候大家都问，太空那么空洞，我们为什么要去那儿，难道是为了做一种表面行为吗？实际上并非如此，太空并不空，而是拥有丰富的资源。
太空中的资源包括这样五类：
首先是高度资源。现在的气象预报比过去准确多了，因为现在预报天气可以站在太空轨道上甚至同步卫星的高度上，云量、地面的风速风向、雨量都可以被清楚地观测到。有了高度资源之后，甚至连什么地方什么鱼比较多都能观测到。
第二是重力资源。地球上也有重力，但是太空中的重力只有地球上的几分之一——我们称之为微重力。在地球上，要制造长时间的微重力环境是比较困难的。但是在太空中可以长时间处于微重力状态。
第三是辐射资源。就是利用太空中各种各样的辐射，可以做在地面很难做的事，如“太空育种”，就是把各种种子放在卫星上接受宇宙辐射。回到地球后，生物学家可以利用这些种子，在地面上试验，观察变异效果。
第四是超高压资源。太空中能产生地面上难以达到的超高压，许多合成材料都必须在高压环境下才能生产出来。所以许多地面做不出来材料，将来都可以在空间站中做。
第五是物质资源和太阳能资源。地球上的太阳能利用，即使在阳光照射很强的情况下，由于大气层的阻隔，大量的太阳能都损失了。可是如果在空间轨道上进行太阳能收集，就可以避免大气对太阳能的损耗，大大提高了太阳能的利用率。
这些都是实实在在看得见的资源，既然有资源，为什么不去开发呢？二十世纪人类最伟大的成果之一就是人类进入了太空，现在无论是科学的发展进步，还是老百姓的生活水平的提高，这一切都离不开人类探索太空的成果。
记者：您从事的事情总是与太空相关，比方卫星，比方载人航天，比方探月这些，那您觉得中国未来的深空探索会走向什么样的方向？
姜景山：这个问题我有两个看法，第一中国一定要做深空探测，只是时间早晚的问题。第二当前中国的空间探测重点仍然是地球，而且相当长的时间内都会是地球——毕竟，地球上需要解决的的问题太多了。
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