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嫦娥工程——中国人的探月梦想
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主持人 黄晓勇(时任中国社会科学院研究生院党委书记、院长):尊敬的欧阳先生,在座的各位老师、各位同学,进入21世纪,科学技术发展更加日新月异,科学技术的进步和创新越来越成为增强国家综合实力的主要途径和方式。依靠科学技术来实现资源的可持续利用,促进人与自然的和谐发展,日益成为各个国家共同面对的一个战略选择。今天,我们非常荣幸地邀请到了中国科学院院士、第三科学院院士、国际宇航科学院院士、著名天体化学与地球化学家欧阳自远先生。首先,让我们用掌声对欧阳自远先生的到来表示热烈的欢迎和衷心的感谢!

下面我简单介绍一下欧阳自远院士的基本情况。欧阳院士出生于1935年9月,这里有一个小的故事:他出生的时候母亲难产,在侧房里面读书的舅父,当时正好念叨论语当中的一句话,叫“有朋自远方来,不亦乐乎!”舅父说:“这个孩子来得这么艰难,肯定是来自遥远的地方,就叫他自远。”欧阳自远,据说由此得名。一句笑言,最后成为事实。在非常年轻的时候,欧阳先生就离开家乡,一走就是四十多年,他所研究的也是更加遥远的月球。冥冥之中是不是有定数呢?欧阳先生积极参与并指导中国月球探测近期目标与长远规划的制定,是中国月球探测工程的首席科学家,被誉为“嫦娥之父”,也是我国天体化学领域的开创者,曾先后获得国家科学大会奖、国家自然科学奖、中国科学院自然科学奖等诸多重大奖项。欧阳院士还担任一些学会的领导工作,现在是中国矿物岩石(地球)化学学会的理事长、中国空间学会的副理事长,同时还兼任很多学术职务,担任诸多期刊的主编、副主编,在北京大学、南京大学、中国科技大学、浙江大学等大学担任客座教授,还担任贵州工业大学和天津理工大学的名誉校长。

尽管平时工作非常繁忙,但欧阳先生还是非常愉快地接受了我们的邀请,来为在座的各位奉献一场自然科学技术的盛宴。下面,就让我们以热烈的掌声,来欢迎欧阳先生给我们做报告!

欧阳自远(中国科学院院士、著名天体化学与地球化学家):尊敬的黄书记,各位老师、同学们,大家下午好!非常感谢研究生院给我这次机会来向大家介绍中国的嫦娥工程。中国为什么要去探测月球?有人可能认为,党中央号召我们要全面建设小康社会,构建和谐社会,西部要大开发,东北要振兴,中部要崛起。那么多贫困人口的问题都没解决,地球上甚至我们中国要做的事情都做不完,为什么要瞎折腾,要去搞月亮的探测?月球的探测对我们经济的发展、科技的进步和人民生活质量的提高,究竟有什么意义?另外国外已经研究了40多年了,并且已经做了很多工作。我们中国再去还有什么意义?能做出像样的东西来吗?还有,我们中国要搞月球探测,究竟要花多少钱?我觉得,这个事情,我必须如实地来向大家汇报,因为这都是纳税人的钱,是国家的钱。现在嫦娥一号、嫦娥二号已经上天了,究竟得到了一些什么东西?以后我国怎么搞月球探测,是不是到月球为止了?我们现在已经制定了一个更为长远的计划,中央很快就要批准,就是我国要探测整个的太阳系,包括火星、金星、木星、小行星和太阳。我们要走得更远,究竟怎么去做?这些问题,我没有能力全部都解释清楚,今天只是就一些我个人认为能够说清楚的事情向大家做一个介绍。

胡锦涛同志在庆祝嫦娥一号任务圆满成功的大会上讲道,实施月球探测工程,是党中央、国务院和中央军委,着眼于我国社会主义现代化建设的全局,把握世界科技发展大势,为推动我国航天事业的发展,促进我国科技进步和创新,提高我国综合国力,做出的一项重大战略决策。下面我向大家介绍中国的月球探测工程。

首先我向大家介绍现在我们对月球的认识是什么样的,其他国家在月球研究方面,获得了一些什么样的成果。生活在地球上的人类,只对两个天体比较熟悉,一个是太阳,它光芒万丈,普照大地,给地球以温暖,给地球以光明,它使万物生长,因此人类对太阳非常敬畏;另外一个我们都能够见到的天体就是月亮,月亮给予人类晶莹、圣洁的印象,在人们心中,它是一个很温馨的天体,它给人们以无限的想象。可是究竟为什么我们的地球边上有这么一个月亮?一百多年来,科学家们做了很多的研究。有一种假说,越来越得到大家的支持:在地球刚形成的时候,突然有一个天体,大概有火星大小,撞上了地球,两个天体都有一小部分被撞出来了。被撞出来的碎块围绕地球堆积起来,而那个天体已经不知去向了。这些碎块,慢慢在地球附近汇集,最后形成了月球。也可以说,我们的太空在45亿年前,举行过一场惊天动地的“婚礼”,因为这场“婚礼”诞生了一个月亮。这个月亮,始终守候在它的地球母亲身旁,地球也一直呵护着自己唯一的女儿。

月球是地球唯一的天然卫星,40多亿年以来,它伴随着地球经历过荒漠的演化过程。月球的表面,被各种小天体撞得千疮百孔,它抵挡了一部分本来会砸到地球上的小天体。应该说,它是地球的忠诚卫士。另外我们在地球上,每天看到海洋的潮汐,潮起潮落,也是月亮的功劳。月亮给我们的地球增添了活力。月球,将它那圣洁的光辉,洒遍了整个大地。

自古以来,月亮给人们无限的遐想,产生了各种各样的神话传说、宗教信仰、哲学思想、文学艺术和风俗传统。月亮的阴晴圆缺,是我们古代历法制度的主要依据,对促进我们古代农耕社会的发展,发挥过非常巨大的作用。月亮在人们心中,象征着宁静、温馨、和谐,以及思亲和团圆。因此,了解月亮的真实面目,是各个民族的共同梦想。在中国,我们有“嫦娥奔月”的神话,其实,全世界,每个民族,都有自己的月亮神。

我先给大家展示一下日本的月亮神,也称辉夜姬。这个月亮神,是长在竹子里的。她出世后三个月,见风就长大了,长成非常漂亮的一个女孩,全身散发出异香。这个女孩为人非常和善,待人也非常亲切,整个乡里都传颂着她的事迹,最后天皇也知道了,一定要把她娶进皇宫。可是她没有跟随天皇进入皇宫,而是像我们的嫦娥一样,独自、孤独地奔向了月亮。

接下来向大家介绍古希腊的月亮神,她是阿波罗太阳神的妹妹,也是一位狩猎神。古罗马也有自己的月亮神。全世界各国各民族,所有的月亮神都是女性,这也说明,自古以来人类对于女性的崇拜和依恋。我们国家的宗教也很信奉月亮,青岛的道观里有一座月亮神像,道教把月亮封为太阴庙果树月天尊。后来我在广东,也找到了佛教的月亮神,佛教的月亮神有点像月老。通过以上这些月亮神可以看出,月亮给人们留下的印象是非常深刻的。

中国自古以来有许多诗词歌赋赞美月球,我非常欣赏李白的《关山月》,因为我经常在戈壁滩上做地下核试验的工作。那个时候,就在天山脚下,每每念到这首诗,都受到极大的鼓舞。“明月出天山,苍茫云海间。长风几万里,吹度玉门关”,很有气概的一首诗。还有苏东坡的《水调歌头》,他创作这首词的时候,经过了官场的沉浮,经历了人世的沧桑,他理解到“人有悲欢离合,月有阴晴圆缺,此事古难全,但愿人长久,千里共婵娟”,“婵娟”指的就是月亮。中国人给月亮的命名有五十多个,都是把最好听、最美的词冠在月亮的身上,比如桂魄、玉蟾、广寒宫、玉镜、玉盘等。

在我们地球上,第一个看清楚月亮的是意大利科学家伽利略,他在四百年前用自己制作的望远镜对准月亮,亲自用笔把他用望远镜看到的月亮画下来。他公布他的观察结果后,使全世界大吃一惊:月亮绝不是像人们想象的那么美丽、圣洁、晶莹,月亮的表面,是极其丑陋的。以后随着望远镜的进步,对月球的观测就越来越清楚,描绘得也越来越清晰了。我们今天看到月亮表面有很多黑斑,伽利略用望远镜看的时候,他以为这是充满了海水的海洋。我们现在知道,月亮上一滴水也没有。这些大的黑斑,是39亿年前,小天体撞到月球,挖掘出来的巨大的盆地,后来盆地下方的火山喷发,火山熔岩流把这些盆地填平,变成了极其辽阔的平原。而黑色是因为有火山岩,叫玄武岩,它的颜色比较黑。我们东北的五大连池和四川的峨眉山也有这种玄武岩。因为黑色很深,太阳照在玄武岩上面反光弱,所以我们会看到,月亮上有几块大的黑斑,而这些黑斑其实是辽阔的平原,上面充满了火山岩;而比较亮的地方,是颜色较浅、反光较强的斜长岩。

人类对月球的探索从20世纪就开始了。20世纪50年代,苏联和美国两个超级大国为了争夺空间霸权,在月球的探测上展开了一场非常剧烈的军事竞争。20世纪,两个国家一共发射了108枚探测器,发射成功的只有52枚,占48%。1958年,美国的阿波罗计划成功使人类第一次登上了月球,彻底击败了苏联。20世纪,美国实现了六次载人登月,一共有12名美国宇航员登上了月球,并取回381.7公斤的月球岩石。而苏联并未实现载人登月,只发射了探测器,用机器人打钻采样,三次采样,总共才取回来0.3公斤月球岩石。整个20世纪,各种探测的方法都试验过了,我们人类对月球的了解,主要还是来自阿波罗载人登月,以及对他们带回来的样品进行研究所获。所以,对整个月球的了解尚限于美苏两国的着陆器、月球车的活动范围,而这只是对朝向地球一侧的月球的观察。而月球的另外一侧,没有任何着陆器和宇航员登上过,我们基本上完全不了解。

下面简要介绍一下阿波罗工程。阿波罗工程使用了当时世界上最先进、最大的火箭“土星五号”,火箭上安置了阿波罗飞船,直接从地球发射到月球。到了月球附近,留下一条飞船,绕着月球飞,由一位宇航员值守,等候降落的飞船。另外一条飞船降落在月球上,着陆以后,有两位宇航员出来工作,工作完成返回到登陆舱,然后飞船离开月球表面,与等候的飞船交会对接,把不要的东西全扔掉,最后轻装返回地球。阿波罗计划当时的投资是254亿美元,是人类有史以来规模最大、耗资最多的科技项目之一。参加阿波罗计划的有两万多家企业、200多所大学、80多个科研机构,总人数超过40万人。阿波罗的出现,推动了20世纪60~70年代几乎全部高新技术的发展,同时也产生了一大批新的工业群体。可以说,阿波罗计划,带动了整个科技的发展与工业的繁荣。这些技术的二次开发应用,远远超过了阿波罗计划本身所带来的经济效益和社会效益。阿波罗计划产生了3000多种应用技术,包括航天航空、军事、通信材料、医疗卫生、计算机以及其他民用科技等。美国的一个机构计算,阿波罗计划取得了巨大的经济效益,它的投入产出比为1∶14。阿波罗计划,不仅在科学上取得巨大成就,在经济上获得巨大效益,也在政治上获得了巨大收获。因为通过空间争夺,苏联彻底失败了,事实证明,苏联的科学技术远远落后于美国。无论是心理上还是实力上,对苏联来说都是一个极其沉重的打击。对苏联后来政治体制的改革来说,阿波罗也起到了很大的推动作用。但是随着阿波罗计划的进展,全世界总有一股质疑阿波罗的声音,认为它是一场惊世骗局,是20世纪,甚至有史以来人类最大的弥天大谎,完全是美国航空航天局的一个阴谋。质疑者认为美国人根本没有登上过月球,他们为了赢得这场军事竞争的胜利,制造了很多假象。甚至有一个美国人写了一本书,叫作《我们从来没有到过月球》,而且现在越来越多的人相信,美国人没有能力上月球。质疑者从美国政府公布的几十万张照片和一大批的录像片中挑出了一些破绽,并据此认为美国人没有上到月球去。这些所谓的破绽包括“国旗迎风招展”“图像没有星星”“着陆器旁出现多个人影”“宇航员的脚印特别清晰”等。而这些问题的解释非常简单,之所以这个宇航员把国旗插在月球上,这面国旗迎风飘扬,就是因为他用力把竖的旗杆插下去以后,松手后,这个竖的旗杆在摆动,它的摆动带动了这面国旗的晃动,所以在录像的时候,这面国旗在摇摆。在地球上,一根杆子假如在晃动的话,很快就会停下来,是因为我们地球上有空气、有阻力。月球上是超高真空,没有任何阻力,所以杆子可以摆动比较长的时间,因此录下来的国旗一直在摆。而之所以拍不到一颗星星,科学的解释是这样的:当时使用的是胶片相机,而拍摄是在月亮白天的时候,月球温度是零上110摄氏度。在强光下,拍一片漆黑的天空,不管怎样控制曝光时间,也永远不可能拍到天上的一颗星星。至于说阿姆斯特朗出现了几个影子,那更简单了。首先要注意宇航员站在什么部位。因为登陆舱是金属的表面,而且是棱角状的,就像在不同方位摆了很多镜子,太阳照在它们上面都会反光,所以人站在上面,会出现多个影子,这很正常。而对于鞋印的质疑可以这样解释:月球上的土壤,全是有棱有角的,只要有一个压力压下去,棱角就会接触在一起,可以非常清晰地把脚印显示出来。地球上的沙子,是水和风长期侵蚀的结果,都磨圆了,所以我们在地球上取不到这样的脚印,而在月球上是完全可以得到的。

即使这些质疑被如此解释,仍然有人不相信。其实美国人也是到了阿波罗十一号才登上月球的,从阿波罗一号到十号,做了多年的准备。此外,我们经常在地球上,获得有关月球的科学数据。比如月球上发生地震了,我们可以接收到地震波,而这个地震仪就是放上去的。另外,美国是40万人参加这个项目,世界上任何一个国家,40万人去维护一个谎言是不现实的,最具有说服力的证明应该是来自美国的竞争对手——苏联。苏联的情报机构克格勃当时非常关注美国人是否登上了月球。经过全面的调查,克格勃给苏联领导人的报告中的最后一句话是“他们真的上去了”。1978年,美国总统卡特派他的安全事务顾问布热津斯基访问中国,送给中国两份礼品。一份礼品是一面中华人民共和国国旗,他说这面国旗是美国人带到月亮上再带回来的,极其珍贵。另一份礼品是一块石头,他说这是月亮上的石头。当时接受礼品的是华国锋主席。华国锋主席等他走了以后就问:“这面国旗无法考证是不是带到月亮上再带回来的。但是这块石头总可以证明是不是月亮上的石头。我们中国有谁做这方面的事情?”后来,人们告诉华国锋主席,中国科学院的一个研究所可以检测这个石头。这块标本,就送到了我的手里。起初,这块石头是嵌在有机玻璃中的,玻璃表面是圆的,起到了放大镜的效果,看起来有大拇指大小,打开一称,其实才一克多一点。

然后我动员各个方面的力量来研究并解剖它,最后发表了14篇论文。解剖工作做得非常细致,最后证明的确是月亮上的石头,而且是阿波罗时期。经过解剖,我们弄清楚了这块石头的编号、获取地点、日照时间、存在年份等。最后还剩下绿豆大小的一点石头,我将它送给北京天文馆,请他们向公众展出。大家现在去北京天文馆,还可以看到这半克样品。阿波罗计划的真实性被讨论了四十多年,吸引了全世界三四亿人来了解阿波罗计划。在全世界强劲的质疑声中,美国人不给予任何回答。2009年,美国发射了月球轨道探测器。这个探测器,顺道经过了以前他们降落在月球上的六个点的上空。中国的嫦娥拍不到这个照片,因为我们的分辨率不够。美国探测器上使用的是分辨率为1米的摄像机,也就是说,在月亮上两三米大小的物体,美国的探测器可以拍下来,所以一些图片能完整呈现阿波罗十一号及后来一些载人登月的状况,这些图片资料完整地记录了登陆舱、插国旗的位置和宇航员的行走路线等,因为在月球的真空环境下,这些印记会永远地被保存,这些照片再次证实了阿波罗计划的真实性。而美国人没有花一分钱,做了一场人类有史以来规模最大、时间最长的科普运动。

月亮的体积大概是地球的1/80,我们每天看到的月亮只是月球的一半,这是什么原因呢?因为月球自转一周,大概是一个月,绕地球公转一周也是一个月,也就是说,月亮的一天等于一个月。白天能看到半个月亮,晚上也只能看到半个月亮。假如是这样的一种运动的话,人类站在地球上,永远只能看到月亮的一半,另一半绝对看不到。而且月亮距离我们很远,地月距离平均为38万公里,月亮看起来很小,其实它的面积有3800万平方公里,我们中国的版图约为960万平方公里,月球恰好等于四个中华人民共和国领土的总和。月球上由于是超高真空,这必然带来两个结果。第一,没有声音的传导,人与人之间不能用声音来交流。在地球上,因为有大气,一个人说话,震动了空气的分子,震动的波传到大家的耳中,谁都可以听得见声音,而月球上没有。第二,因为没有大气,所以月球是一个死寂的世界,是一个没有任何声响的世界,它是真空状态,因此也就没有热的传导。太阳能照到的地方,温度就会达到110~130摄氏度;而太阳照不到的地方,温度则会降到零下130摄氏度,温差高达200多度,这是真空的环境所造成的,所以月球的环境是极其恶劣的。

我们每天看到的是月球的正面。而月球的背面,是我们永远也见不到的。苏联是最早把月球背面拍下来的国家,所以它被命名了很多苏联人的名字。比如,莫斯科海、罗姆罗莫夫山、门契列夫山等。月球上被砸得千疮百孔,直径大于1公里的坑,大概有3.3万多个,而小于1公里的,则有几亿个。大坑里有小坑,小坑里套了很多更小的坑,坑坑洼洼、密密麻麻,这是月亮上的一个景象。从我们嫦娥一号飞船做的模型图上可以看到,整个月球表面到处都是坑。其实不只是月球,太阳系中凡是有固体表面的星球,都被砸得千疮百孔。不论是水星还是火星,甚至连小天体、小行星的表面,都被砸得到处是洞或坑,这是更小的物体撞到它们的表面形成的。人类曾亲眼看见了一场撞击。1994年,有一颗彗星,分裂成21块碎块,撞在木星上。由于木星的表面不是固态的,而是流体状,所以被撞了21个洞,每一个洞都非常大,有地球般大小,但是木星表面由于是流体状,所以这些洞保持不了多久。又比如在2009年6月3日,一个小天体撞在木星上,砸出了一个坑,相当于地球的太平洋的面积大小。这个坑在7月23日、8月3日、8月8日、9月23日又陆续被砸,现在“伤口”已经被抹平了,不像我们地球,砸出来的坑是固体的,能够一直保存。还有一些小天体撞击太阳,可是没等撞到太阳就被烧掉了。地球也挨了很多小天体的撞击,比如在2011年8月25日,有一块陨石降落在秘鲁。历史上地球也被撞击过,比如在美国亚利桑那州的一个很小的坑,大概是十万年以前撞出来的。地球上,现在还可以辨认出来的有168个坑,北美地区比较多,我们中国也有,只是由于我们的工作做得不够到位,所以我们最近才在辽宁发现了一个比较小的坑。目前可以辨认的坑有168个,这并不意味着地球被砸得次数少,而是因为地球上有板块运动,有火山喷发、地震、海进海退、沧海桑田,有些被埋了,有些被毁了,而这在月球上是没有的,月球表面被砸一下就变成一个洞,所以月球上有几千个乃至几万个坑。我到过加拿大一个坑,它是在18.5亿年以前被砸出来的,原来是一个圆坑,后来被挤扁了。这个坑被砸出来以后,底下深部产生了很多大的断裂,岩浆上升变成矿,所以这个地方成为世界上最大的铜矿和镍矿的产地,一直到今天还在开采,对加拿大的经济发展做出了巨大的贡献。我还去南非考察了另外一个坑,它是19亿年以前撞的,直径大概有220公里。大家知道南非盛产黄金和钻石,我考察后发现,南非所有的黄金和钻石矿都分布在这个坑的周围。除了带来“好处”,地球被砸还会给地球带来巨大灾难。小天体在行星际空间以每秒45公里的速度运行,地球以每秒30公里的速度绕太阳旋转,因为我们居住在地球上,所以大家对此可能没有任何感觉。假如这两个天体以每秒75公里的速度对撞,或小天体从后面以每秒15公里的速度追上地球,这种撞击都将会是非常惊人的。假如一个直径10公里的天体以每秒20公里的速度运行,其动能就相当于小天体撞击地球导致恐龙灭绝那次大爆炸的能量,相当于把美国和俄罗斯等核大国的核武器全部加起来爆炸能量的一千到几千倍。一个房子大小的小天体,在一百年以前撞击在西伯利亚的一个叫通古斯的地方,造成通古斯大爆炸。这个天体虽小,但是它撞击爆炸产生的能量,相当于500颗广岛原子弹爆炸的能量,摧毁了3000万棵树。它能量如此巨大的原因是它通过大气的时候要冲撞和压缩大气,从而产生巨大的冲击波。它通过大气撞击到地面以后,甚至可能引发全球大火。而它的冲击波撞击到地面以后,可以砸出一个大坑。恐龙灭绝的那次撞击,就是小天体撞击在墨西哥北部的一个半岛上,砸出了一个直径为210公里左右的坑,把坑里的物体全部抛射到大气层中,进入了平流层,遮天盖地地挡住了阳光,我们的地球就变成了一个黑暗、寒冷的星球。我们预测当时的平均温度大概下降了18度。由于遮住了阳光,所有植物的光合作用被抑制,大批植物死亡,最后导致大批动物灭绝,因为有很多动物是以植物为食物的。所以恐龙灭绝,并不是一个天体砸到地球上把恐龙砸死,而是导致恐龙物种整体灭绝的全球性生态环境灾变现象,这在全世界100多个地方都找到了同样的证据。然而这次事件并不是地球上最严重的生物灭绝事件,最严重的是2.5亿年以前,地球上 90%以上的物种都灭绝了。从来没有一次撞击能够把地球上所有的物种给彻底消灭。现在的问题是地球以后还会被撞击,因为这是一个自然现象。我们已经知道,有一个叫阿波菲斯的小天体,大概在2029年或者2036年撞击地球,这大概相当于一万个广岛原子弹的爆炸威力。它的轨道已经被搞清楚了,下一步我们要拜访这颗小行星,飞到它的附近,与它一起飞,了解它的特点并算准它的轨道之后,可以发射一个航天器挨着它或附着在它上面,只要朝着某一个方向轻轻施加一点力,等它运行到地球附近的时候,它就会跟地球擦肩而过。随着技术的发展,这是完全可以实现的,所以说,人类已经是地球的保护神。

这里我顺便解释一下世界末日现象。因为世界末日,电影“2012”的影响太大了,现在网上也一直在讨论。“世界末日”甚至造成一些人处于悲观厌世的状态。关于世界末日,大概有几种说法。第一,根据古玛雅人的纪年,2012年12月21日是世界末日,这是早就命定了的。古玛雅人确实有纪年,他们认为大概394年算是一个轮回,大概到第十三个轮回,恰好是2012年12月21日。玛雅人从来没有说过这是世界末日,是后人添油加醋,把它演绎成世界末日的。第二,地磁倒转,即地球现在的南北极倒过来,南极变北极,北极变南极。这在地球历史上发生过几十次,最近的一次,发生在距今70万年以前,当时并没有引起地球上生命的大灭绝。第三,太阳风暴。太阳风暴是经常产生的,其影响最多有三个,一是使无线电通信暂时中断几秒钟到一两分钟,二是可能会破坏高压输电线,三是太空中的宇航员受到的辐射可能会增多,仅此而已,对地球的影响不会太大,这都是被证明过的。第四,还有一个未经证实的原因,就是外星人入侵地球。没有人能保证,在银河系中一千亿个太阳就没有一个像我们的太阳系,所以从理论上来说,是有可能有外星人的。然而,现在所有关于外星人的报道,都没有证据可以证明。

月球表面有一层土壤,今后人类的能源可能要依靠这层土壤。月球上没有任何生命,连有机化合物都没有,不过月球有丰富的矿产资源。我举个例子,我国的攀枝花地区多钛铁矿,这种矿石在月球上多得是,它的分布有一个中国之大,取之不尽、用之不竭,但是谁也不会去开采,因为开发成本太高,完全没有必要。但是,也有值得开采的资源,后面我会提到。

另外,月球的内部很像地球,它像一只鸡蛋,里层是月核,中间叫月幔,外层是月壳。月球内部有很多“瘤子”,这是很密集很重的物体。月球不像地球那样,内部的温度可以融化这些“瘤子”,月球内部没有什么活力。月球也产生振动即月震,但月震释放的能量,相当于地震的一亿分之一,所以月球基本上是老态龙钟,不能动弹的一个天体。月球原来也有一个磁场,不过在31亿年以前,这个磁场突然就没有了。所以,我们的月球,已经进入老年期了,它实际上是一个已经死亡了的天体,或者再准确地说,它就是一块绕着地球转的大石头。对于这么一块大石头,怎么那么多国家提出要求去探测?如美国、俄罗斯、日本、德国、英国、法国、乌克兰、奥地利、巴西、印度、韩国等,也包括中国,都要去探测月球。原因如下。第一,月球具有重大的军事战略地位。在20世纪60年代,肯尼迪就说过一句名言:“谁控制了太空,谁就控制了地球。”现代战争中,起主要作用的不是制空权、制海权和制路权,而是制天权。美国导弹防御计划的核心就是它能够到全世界任何一个地方,但绝不准许任何人、任何武器飞临美国上空。月球是当代战争的制高点,是一个新的军事平台,它可以监视地球,还可以摧毁环绕地球的所有物体。第二,月球拥有巨大的能源。月球有两种能源。一种是太阳能。太阳一出来我们就只能看到半个月亮,而且没有云彩遮挡,地面上没有任何东西,我们可以无限制地设置太阳能电池板,而且将电能传回地球的技术也已经完全解决,可以用激光或者用微波传输。日本的科学家曾提出一个建议:给月亮系上一根“腰带”,即长11000公里、宽400公里的太阳能板。这样的话,地球上的人类乃至子孙万代都不需要任何其他能源了,靠这根“腰带”就可以全部解决,用几万年到几十万年都可以,并且还是清洁能源。日本有些公司想去建设,但这是全人类的工程,现在估计很难建成了。月球上的另一种能源就是氦3。月球上氦3非常丰富。假如氦3的利用能够实现的话,全中国需要的能源,每年只需要8吨氦3,而我们现在用煤和石油,都是以亿吨来计算的。全世界每年大概需要100吨氦3。月亮上有多少氦3呢?一百万到五百万吨。按照全世界的用量,可以用一万年到五万年,而且将是人类社会长期稳定、清洁、安全、廉价的可控核聚变的能源。第三,独特的环境。我们地球上有几样东西是永远规避不了的,如重力、磁场和污染等,而在月球上没有这些,所以月球的环境非常好。第四,月球上其他丰富的资源。由于这四个原因,所以有很多国家要探测月球。针对月球,联合国有一条规定,不能将其变为殖民地,不能殖民,不能占有土地,但是谁先开发利用,谁就先获利。假如我国没有能力到月球,中国就没有月球的话语权,就不能维护我国的合法权益,所以我国不能袖手旁观,更不能置之不理,我们一定要具备探测月球的能力。我们为此准备了三十五年,不过很遗憾,以前所有的数据都是外国的。我们了解了很多,但是我们一定要结合中国的情况。我坚信总有一天,我国能具备这个能力。1993年,我们向中央提出,我国有开展月球探测的必要性和可行性研究。做了两年论证后,中央很重视,表示一定要搞,并且要加快搞,还要提出一个发展战略与长远规划。大概又花了两年多时间,我们提出来了,中央说很好,又让我们进行具体设计。那时候不叫嫦娥,我们把它叫作月球资源探测卫星科学目标和有效载荷配置,前前后后总共论证了整整十年时间。后来一交到中央,马上就批下来了。2004年1月23日,温家宝总理、各位副总理和军委的各位副主席,感觉到中国要加快搞月球探测。我国的月球探测分三步走:第一步,无人探测;第二步,仔细了解月球;第三步,自动返回。假如这几步都做到了,我们才能把宇航员安全送上月球并安全返回地球。我们还要建设月球基地,开发月球上的资源,大概就是这样的步骤。2002年,我们向全世界公布了中国的发展战略及计划。两年以后,也就是2004年,美国政府提出了新的航天计划,关于这个计划,最好还是用美国航空航天局局长2005年的一段话来说明:“航天飞机和空间站是误入歧途,是代价高昂的战略性错误,我们被限制在低轨道,已经有太长的时间了,使美国航空航天局丧失了正确发展的机会。我们国家空间技术的重心应该是开发太阳系,探测月球和火星。”因此美国政府决定,2010年航天飞机全部退役,2010年国际空间站停止投资。那么,美国政府要把钱用在哪儿呢?2018年第七次载人登月投资1040亿美元;2025年载人登上火星耗资2170亿美元,这就是美国的计划。全世界评论美国重返月球的目的有三个:第一,保持美国空间科技的领导地位;第二,控制未来的能源;第三,占据军事领先优势。奥巴马上台以前,我很关心他的各个演说,他完全支持布什的计划,后来他真的上台了,经济危机接踵而至,美国经济虽在恢复但很缓慢,政府真的是没有钱,所以奥巴马取消了星座计划,但是火箭、载人登月飞船照造不误。估计美国有可能在2018~2020年实现第七次载人登月。欧洲、俄罗斯、日本也有相应的月球探测计划。印度自从发射了月球探测器以后,印度总统提出要全力发展载人登月,印度的媒体也说2012年要实现月球软着陆,2020年要实现载人登月,争取比中国早四年夺得主动权。所以中国现在是“前有阻击、后有追兵”。美国公开宣布,不给“嫦娥”任何一个元器件。美国是很遵守这个诺言的,我们也真的没有得到任何一个元器件。欧洲也采取军事禁令。有些国家则千方百计拖我们的后腿。所以我做“嫦娥”工作,最深的一个体会是没有哪一个国家希望我国强大,没有哪个国家希望我们中华民族实现伟大复兴,绝对没有!人家要扼杀我们。所以只有走这样一条道路:自力更生、艰苦奋斗、自主创新,否则将无路可走。

接下来我简要介绍一下我国的嫦娥探测工程。我们第一次发射了一颗卫星整体性、综合性地来了解月球,在工程上要建立全部的基础设施。我们最重要的是要积累工程经验,培养出一支年轻队伍。以后嫦娥的领导人年龄会越来越小,现在是“60后”当家,以后将是“70后”“80后”“90后”当家。因为我们是第一次去月球,我们很担心轨道,设计时很小心谨慎。我们的测控能力不够,于是在上海天文台加了一台当时全国最大口径的望远镜,它的口径为25米。除此之外,我们还在昆明造了一台口径为40米的更大的望远镜。后来,我们又在北京造了一个口径近50米的全国最大的望远镜,这大大提高了我们测量的精度。我们还利用两根大天线来接收近40万公里外传回来的信息。我国去月球晚,所以我们一定要交出一张比美国、苏联和欧洲做得都要好的月球平面图和立体图。我们要测出月球的各种成分、月球表层土壤的厚度,估算月球资源的数量。我们还要开发那一带的环境,这是总理的批示。2007年10月24日,我们终于在西昌卫星发射中心发射了嫦娥一号,到达月球一共花了13天14个小时19分钟,行程206万公里。从所传回的照片中可以看到月球表面的凹凸不平,这是我们中国人用相机拍的照片,所以我们非常振奋!后来温家宝总理第一次向全世界公布了中国的月球图,月球表面的坑坑洼洼全是被砸的洞。月球上的南北极很黑,但是我们照得非常清楚,最后把南北极全部覆盖,这是世界上谁也没有做到的。最后我们做了一张589轨9圈的数据,全部把它处理好了。这是世界上最好的一张月球图,现在全世界都在用这张图。嫦娥一号的分辨率是120米,而嫦娥二号的分辨率是7米。我们做出来的那张图,比足球场还要大。全月球详细的地图,都做出来了。我们还安装了一台激光高度计,测了几千万个点,高高低低的,把这些点连起来,就成了一张立体图。我们还用了三台仪器来测成分,包括含量、分布、岩石的成分,微波月球图是世界上没有的,我们根据这些图来计算月球的土壤厚度,知道了土壤厚度,就可以知道矿山资源的分布和资源总量。

我们不能让“嫦娥”一直飞,它总得结束自己的生命。我们还希望“嫦娥”能再立新功,把它撞下去的过程,全部拍成立体图,以提供更多的数据。最后嫦娥一号成功做到了!嫦娥一号的全部数据,我们会无偿提供给全国的高校和科研院所,并且现在嫦娥一号的数据,也提供给全世界的科学家使用。

接下来说一下嫦娥二号。嫦娥二号是嫦娥一号的备份星。由于嫦娥一号任务完成得非常出色,我们就不用再发射这颗备份星了。这样我们就得改变它的任务,2012年10月1日发射,只用4天半就直接到达月球了。嫦娥二号因为飞得低,而且相机又好,分辨率是50米的,影像质量优于国际同类全月球的数字产品,是目前最高水平的全月球数字影像图。作为嫦娥三号的先导星,我们还通过嫦娥二号做了很多试验,也进行了很多改进。嫦娥二号的数据也提供给全国的科学家。我们不能让嫦娥二号再撞到月球上,所以我们又给了它一个任务:要它跑到离地球150公里以外的拉格朗2点。8月25日23时27分,经过了77天的飞行,最后到达。我们让它打开别的仪器,监测太阳,观察太阳的活动。嫦娥二号将一直工作到2014年底,工作结束以后,我们准备再安排它一个新的任务,让它能够尽量多地做贡献。

嫦娥三号很快就要实施,它是个着陆器,再加上一辆月球车。我们将用长征三号B火箭在西昌发射。着陆器降落在月球上,一辆月球车开出来,着陆器下去以后就不能动了,叫就位探测。月球车是中国最高智能机器人,它可以自主导航,自主选择路线,自己爬坡,自己避开障碍,自己指挥各种仪器,去探测有用的地方。当然我们也可以控制它。着陆器上有很多照相机、很多设备,还有一台天文望远镜,这是世界上从来没做过的:在月球上看天文。另外,我们还安装了一台相机来拍地球,从外面来监视地球,看地球的环境变化。我们的月球车也带有很多照相机和各种仪器。最难的是降落下去,因为不能像嫦娥一号那样撞上去,所以它必须实现软着陆,一般软着陆最常用的办法是用降落伞,但是月亮上不能用降落伞,因为它没有空气,所以只有一个办法:一边往下降,一边往上托,让它慢慢掉下来,到了4米高度后就关掉发动机,让它自己降落下来,这是安全的。这是我国第一次在地外天体自动巡视和着陆。另外还有一件事情是最难办的——过夜。我们知道月球的一个晚上是半个月长,温度是零下180度,所有的仪器全部会冻坏。因此,必须要保温,所有的蓄电池、锂电池都不行,这迫使我们去研制一种新的电池,叫原子能电池,这种电池可以连续工作30年,永远保持加热、保持温度等。

第三期的嫦娥五号要实现自主返回地球。嫦娥五号降落在月球,另外它还有自动打转、取样、用铲子铲样,最后放到返回舱里面的能力。我们要使用新的火箭——长征五号,它是在天津滨海新区研制的,但是这个火箭造出来以后又有问题了,我国内陆的三个发射场都不能用,因为它太大了,只能用船运输。我们的发射场也要改个地方,因此我们在海南岛的文昌市新建了一个发射场,以后重要的发射都在那里进行。

我们把这三期做完了以后,一定要把中国的宇航员送上月球,因为我们既可以到,又可以落,还可以回,那就有把握了,接着建立月球基地。至此,就像胡锦涛同志在庆祝首次“月球探测工程”成功大会上所讲的那样,“这将是我们的一座里程碑,它实现了中华民族的千年奔月梦想,开启了中国人走向深空、探索宇宙奥秘的时代,标志着我国已经进入世界具有深空探测能力的国家行列,这是我国推动自主创新、建设创新型国家的又一标志性成果,是中华民族在攀登世界科技高峰的征程上,实现的又一历史性跨越,是中国民族为人类和平开发、利用外层空间做出的又一重大贡献”。

这几年我们还在制定深空探测的计划,就是要探测整个太阳系。现在我们刚走到月亮,在地球的旁边,太阳系中有八大行星,都是地球的邻居,我们都还没有去过,所以我们要探索太阳系是否有生命以及它的起源,探索太阳和小天体有哪些资源、能源可以开发利用,来支持人类社会的可持续发展,最后,要为人类寻找第二个集聚地,除了地球以外,在太阳系中,我们完全有能力寻找另外一个集聚地,当然绝对不会是月球,因为月球是不能改造的。但是有一个星体是非常像地球的,这就是地球的“姐妹”——火星。所以有很多人都在研究,要为人类寻找第二个集聚地。所以我们制定了三次探测火星的计划。另外,我们还要探测太阳,探测太阳的内部活动、太阳风暴的起因等。我们要探测小行星,就是那些小天体,有直径几百米大、几公里大的,还有对地球造成巨大威胁的,它们星罗棋布,到处都有。我们还要探测金星,探测金星的大气和地形地貌。最后我们还要探测木星以及木卫二,因为它的表面是冰,底下是海洋,有可能有生命存在。

总之,我们一定要把中国的宇航员送上月球,开发并利用月球。我们要走得更远,我们大概要走到离地球10亿到15亿公里以外的地方,来探测整个的太阳系,包括开发利用火星以及对太阳系的探测、开拓,这一切都是为了保障与丰富人类美好的未来。我特别想对同学们说:将来是你们的天下,你们承担着非常重大的民族伟大复兴的艰巨任务,我们期望有更多专业的同学加入这个领域,共同为人类社会的持续发展,为中华民族的伟大复兴做出历史的贡献!

主持人 韩育哲(中国社会科学院研究生院团委书记):谢谢欧阳院士!欧阳院士用珍贵的数据和大量的图片从月亮神开始讲起,娓娓道来,深入浅出,为我们讲述了中国探月工程的起源、历经的过程,还有对未来的展望。我相信这给了我们非常大的信心,这是人类对美好明天的信心和坚定的信念。欧阳院士的报告也唤起并激发了我们的民族自信心和自尊心,丰富了我们社科人自然科学的素养。让我们再次以热烈的掌声感谢欧阳院士带给我们的精彩报告,也为他对我国航天航空事业做出的杰出贡献致以崇高的敬意!下面还有一点时间,大家可以与欧阳院士互动。

同学甲:欧阳院士您好!我之前就非常关注我国的嫦娥探月工程,因为我觉得这非常必要,也非常鼓舞人心。

欧阳院士:谢谢!

同学甲:同时我也是在这段时间,了解到了一些具体的负责人情况。特别是您,我看了关于您的一些报道和采访,我当时感触非常多,其中有个故事让我印象特别深刻,就是从地质科学开始,一直到现在的地球科学,包括主持各种工程,您一直在外工作,所以几十年中很少回家。有一次您回家的时候,您儿子跟您爱人说,家里来了个不认识的叔叔。

欧阳院士:惭愧!我很对不起家里,也很对不起子女。

同学甲:我当时特别感动,您真不愧是我们国家探月工程的首席科学家。我想提问的是,因为我们的月球实际上与南极很类似,都有先到先得的意思,每个国家都想在这方面分一杯羹,因为探索月球是一个关乎未来、关乎国家整体战略利益的举措,是非常有必要的。有一点我一直很关心,您刚才也讲到,美国在这一方面广泛参与,并带动各行各业的发展,产生很多的经济效益。目前我国这方面的参与面是不是还比较小?我们在科学上,包括经济上的收益是不是也还很小?

欧阳院士:谢谢你!你非常深入地了解了嫦娥工程的进展,谢谢你的关心和热心。美国和苏联20世纪已经发射了108枚探测器,后来又发射了很多,一直到实现了载人登月梦想。他们积累了几十年的经验,原来计算大概在那时五六年以后,投入产出比将为11∶4左右;现在过了40年,投入产出比变为11∶14,这是巨大的经济效益,同时还有政治上、科技上的收益。

对我国来说,我可以告诉大家,我们核心的目标是推动技术的突破,在某些关键技术上一定要上一个新台阶,这也是我们最主要的第一个目的,事实也是如此。虽然我们提的要求是极其苛刻的,甚至是无理的,但是还是有成百上千家企业参加了我们的工作,比如说有一个生产电容的工厂,我到那里去,他们说他们生产的电容全国销量第一,并且牌子是最好最老的,什么问题都可以解决。我就向他们提了一个要求:将电容突然升温到100度,然后降温到零下100度,再升温到零上100度,再降温到零下100度,做1000次,所有的成本和试验费,包括做新产品的费用我全包,但是我只买64个。他说我的这个要求太荒唐,没有这样子用的。但是环境就是这样要求的。结果他做了三次就坏了。我就建议他去公关,假如做出来了,就向全世界宣布:地球上的任何地方,我的产品都可以承受,而且倒腾1000次还不会坏。这样的话,你不用花钱,降低了成本,还提高了技术,扩大了市场,挣钱是你的,本钱都是我出。工厂很高兴,完成了。我的要求太苛刻了,但是这才真正推动了技术的发展,而这正是我们第一个真正的目标。

第二个目的是要培养出一支队伍。这是中国的宝贝和未来的希望。通过嫦娥一号、嫦娥二号的实践,我们的人才队伍已经成长起来了。我现在算不出来投入产出比是多少,但是我可以预计我们的效益没有美国的大,因为美国带动的面太大了,而我们是比较小的,但是也是非常难能可贵的,我们就得一点一滴、踏踏实实地把我们的技术带动起来,把我们的队伍壮大。

我本人是搞科学研究的,我认为这对我国是一个极大的推动,你说的有一些是有道理的。我们国家的宣传,因为它不便于讲,所以往往政治上的宣传过多,其实真的不是这样。坦白地说,这有利于提高我们国家的地位。我国具备了这个能力,别的国家就不能甩掉我们,因为我们有话语权,这就是地位的表现。但是我们的着眼点不是这个,我们感到最欣慰的是我们队伍的成长。谢谢!

同学乙:欧阳老师好!第一个问题,请问气候变化问题是不是一个伪问题?它到底是政治问题还是科技问题?

欧阳院士:气候变化问题提出来其实已经有几十年了,不是现在才提出来的。我就是做地球科学方面工作的,我也曾经在中国科学院担任过资源环境科学局的局长,任职一届。你提的问题是地球的问题,我已经很长时间没有去做地球方面的研究了,因为一心专注于月球探测。当然我也可以跟你说明一下,关于气候变化是有一定的科学根据的,但是也有很多不确定的因素,这才是实际情况。它很难完全说是伪问题。真正的气候变化、全球变化是二氧化碳的排放量逐步增多,而且从整个气温的累计来看,有全球变暖的趋势,海平面上升,这是不能完全说没有的事情。但是也有一派科学家认为不是的,他们认为全球在变冷,也提出了一些证据。关于气候变化,有人说这是自然的原因,不是人为的。而有的人则强调人为因素,不过这些都还在争论,公说公有理,婆说婆有理。但是大家都承认一点,全球变化的趋势是越来越清晰的,包括海平面上升、风暴潮的增多、气候的增暖、温室效应等。其实,在地球的历史上,比这严重100倍、1000倍的时候都有,而且还多得很。二氧化碳的分压可以达到15个大气压,这比整个大气圈还要大15倍,而现在只是增加了1点PPM。人类要逐步地改进、减排,这是对的,但是不能将气候变化作为一种政治工具来耍弄,所以我们一定要维护自己的合法权益。我不是研究这方面的专家,可能回答不到关键的地方,请原谅。谢谢!

同学乙:第二个问题,我想问能源的问题,您刚才提到我们未来发展可能的前景,我想请您为我们描绘30年后或50年后,能源是一种什么样的状态。

欧阳院士:我理解从事社会科学研究的你们对这些问题的关注。在能源问题上,人类绝对不会吊死在一棵树上,肯定会有很多办法的。以碳为基础的能源,人们可能争取更长的坚持时间,以后还可以找到新的碳能源。另外,60年可能是有的,也可能80年,最多也就100年以内。煤还可以用100多年。另外,天然气水合物大概有4倍的碳储量,相当于两倍的煤炭、石油和天然气的总和,但是现在谁也不敢开发利用,因为在海底,并且全部是甲烷,这个有专门的项目在研究,将来会用上。另外,受控核聚变大概还要30年到50年以后才能大量地使用,而裂变发电的技术也会相应得到发展,所以中国会坚定不移地发展核能,逐步迎接新的受控核聚变时代的到来。我国这个姿态是很明显的。我不敢描绘30年、50年以后能源的情况,不过我希望30年后能加以利用天然气水合物,这个替代不是突然的,它要有一个渐进的过程。我国可能很难避免仍然以煤为主要能源的结构,我们现在的石油、天然气和核电替代不了煤所做的贡献,还要持续相当长的时间。我大概只能理解到这个程度。谢谢!

同学丙:欧阳院士,您已经站了很长时间了,请坐下回答问题吧。

欧阳院士:我要尊重你,你是站着的啊!

同学丙:您这一代确实为中国科技做出了很大贡献。我的问题是:嫦娥三号后期的一些规划,现在有没有面临一些大的问题或者挑战,比如技术方面的或者其他方面的,有没有瓶颈,发展中亟待解决的问题是什么?还有一个方面,刚才说的照相机,7米的分辨率,我想请问这是咱们自主研发的还是依靠国外技术的?我国和美国等发达国家的差距是多少年?通过多少年努力能赶上他们?您请坐下吧。

欧阳院士:好的,我坐下。你坐下我也坐下。你提的问题我觉得是非常实质性的问题。你说我们今后研制过程中会有哪些瓶颈和问题,我可以坦白地告诉你,瓶颈和问题太多了,我们在不断地去攻克它,嫦娥一号即使飞到天上去了,也会经常出问题,只不过没有公布。我们要不断修复改正。当然会受到恶劣环境影响,我们还要调整其轨道,有时候它掉下来了,我们要把它扶上去。所有的这些问题都存在,不是没有的。

我们的研制过程其实是很艰难的。我们提出的技术问题,还是有没过关的。比如元器件,因为我们的原材料水平和加工工艺的水平太低,再加上有些人工作不是极其严格负责的,出现的问题中有很多都是不该犯的错误,这叫作低级错误。比如线接错了,这种错误很多,但这是不允许的。我们的教育在责任心这点上是不够的,包括工人、技术人员,还包括各个方面。在认真负责方面我们真的不如某些国家,像德国、日本,他们就能够极其严格地按照程序办事。中国人是能省一步就省一步,这都是有隐患的。这些表明我们整体的水平是不够的,所以有很多瓶颈,但是这些瓶颈不是像火箭能不能造出来、卫星能不能造出来这样的问题,这些没有问题,因为这是外国人逼着我们做的。我们必须一步一步地往上走,最容易买到的东西我们现在都还造不出来,这个在现实中太普遍了。不过这种并不一定是坏的,它能激发我们坚持下去的决心。但是我们毕竟长期落后,整体水平比较差,所以我们做出来的产品有些性能不如别国。比如,我们的照相机肯定不如日本的,有些仪器也不如美国的,我觉得这些没关系,我们认清了差距就好好改进,慢慢提高。

特别是照相机,我们全部的仪器,包括卫星、火箭以及上面装的各种仪器,都是自主生产的。印度的11台仪器有6台是别人的,自己只做了5台。特殊的元器件是买的,因为我们真的没有。中央给我们提出的口号是:你们要记住你们是制造中华牌的嫦娥。这给我们很大的启示,中华牌的嫦娥是靠不住外人的。这个我们头脑里都很清楚。

我们整体水平真的不如美国。你提出我们究竟多少年可以赶上美国?我说一个大概的情况,日本有一些产品比中国的好。从综合实力来看:载人航天方面,只有美国和俄罗斯行,欧洲、日本都没有做过,中国确实是第三。我们的火箭原来做得很好,后来没有太大的发展,现在正加紧造大型的火箭,这些是根据发展情况而定的。总体来论,我用栾恩杰的一句话,叫作“二锅头”。借鉴马拉松赛跑的结果,航空航天事业的发展会形成几个小组,第一梯队、第二梯队、第三梯队。第一梯队是美国、俄罗斯,我们没有这个资格。联盟号说上去就上去了,我们好不容易才研究出一个交会对接,但是交会对接人家几十年前就会了。第二梯队有欧洲、日本、印度。第三梯队有巴西、韩国。“二锅头”的意思是第二梯队的头儿。(听众笑)。我只能这么回答了,谢谢!

主持人 韩育哲:邓小平曾经说过:科学技术是第一生产力。在当今社会,科学技术更多地成为国家综合实力的指针。在此,我们祝愿祖国的明天更加繁荣、昌盛,也祝愿我们这些活跃在第一线的科研人员,像欧阳院士这样的一批杰出的科学家们青春永驻!请您接受我们学生代表向您敬献的礼物。

欧阳院士:谢谢!

(初稿整理:李为人)

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