他的名字“刻”在月球背面

卡門隕石坑內(nèi)有多種中國元素。

前段時間，“中國人登月”有了新消息：我國第四批航天員選拔即將完成。他們?nèi)腙牶髮⒑同F(xiàn)役航天員一起，實施空間站后續(xù)任務，并實現(xiàn)中國人登陸月球。

或許很多人不知道，月球背面的艾特肯盆地有一個隕石坑，叫卡門隕石坑，是以美國著名航空航天專家馮·卡門的名字命名的。

為什么以他的名字來命名？為什么又說這個隕石坑內(nèi)有多種中國元素？

為了弄清這兩個問題，我們首先介紹一下卡門。

卡門1881年出生于匈牙利布達佩斯，1963年卒于德國亞琛，是一位在航空航天領(lǐng)域有開創(chuàng)性貢獻的美國研究工程師。

他27歲時獲得博士學位，49歲受邀擔任美國加州理工學院古根海姆航空實驗室的主任。

兩年后，他又成為美國航空科學研究所的創(chuàng)始人，對流體力學、湍流理論、超音速飛行、工程數(shù)學、飛機結(jié)構(gòu)和土壤風蝕等研究作出了重要貢獻。

·馮·卡門。（資料圖）

1940 年，卡門首次證明設計穩(wěn)定、長壽命的固體推進劑火箭發(fā)動機是有可能設計出來的。此后不久，著名的噴氣輔助起飛火箭的原型就建成了。這成為當今遠程導彈所使用的火箭發(fā)動機的原型。

次年，卡門參與創(chuàng)立了美國第一家液體和固體推進劑火箭發(fā)動機制造公司。幾年后，他開始負責美國第一個政府遠程導彈和太空探索研究計劃，并擔任噴氣推進實驗室的第一任主任。

美國第一架使用固體和液體推進劑火箭輔助起飛的飛機、僅使用火箭推進劑的飛機、用于自燃的液體推進劑……這些重大成功背后，都離不開卡門的貢獻。

后來，在他的助力下，美國建成了阿波羅飛船的指揮艙和月球游覽艙。1963 年，美國總統(tǒng)肯尼迪向他頒發(fā)了第一枚國家科學獎章。我國杰出的科學家錢學森是他最著名的弟子之一。

在卡門的一生中，加州理工學院、美國空軍阿諾德工程開發(fā)中心和比利時圣杰內(nèi)修斯羅德北約流體動力學研究所的實驗室均以他的名字命名。

還有一件有很大影響的事，根據(jù)他的研究成果，人們把距離地球表面100公里處定義為航空與航天的分界線，稱為“卡門線”。

“卡門線”是基于物理現(xiàn)實的，粗略地標記了傳統(tǒng)飛機無法再有效飛行的高度。任何在“卡門線”以上飛行的物體都需要一個不依賴于地球大氣層產(chǎn)生的升力的推進系統(tǒng)——那么高的地方，空氣太稀薄了。換句話說，“卡門線”是控制飛行器飛行能力的物理定律發(fā)生變化的地方。

當前，國際上有一些公司在開展亞軌道太空旅行。飛行器是否進入了太空的標準，就是看是否飛過了“卡門線”。

從上面介紹的內(nèi)容可以看出，卡門在航空航天領(lǐng)域確實作出了重要貢獻。難怪在1970年，月球上的一個隕石坑被命名為卡門隕石坑。

那么，卡門隕石坑是一個什么樣的隕石坑呢？

卡門隕石坑位于月球南極—艾特肯盆地西北部，是整個太陽系中最古老的撞擊坑，年齡大約為36億年，其保存了原始月殼的巖石，并可能含有水，具有極高科學研究價值。

經(jīng)過數(shù)十億年，卡門隕石坑形成了較為平坦的中心平原，直徑186公里，深度3公里。著陸區(qū)內(nèi)風化層厚度最高可達到7.5米，最薄的地方大約為2.5米。

卡門隕石坑被認為是未來載人著陸的一個有價值的目標。這個隕石坑是什么時候形成的？那些火山構(gòu)造是什么？這些都是令人關(guān)注的問題。

再來講講為什么卡門隕石坑有重要的中國元素。主要理由有兩方面，一是中國的嫦娥四號在卡門隕石坑進行了著陸探測，二是著陸點附近的一些特征結(jié)構(gòu)是中國命名的。

2018年12月8日，中國發(fā)射了嫦娥四號探測器，并于2019年1月3日成功在卡門隕石坑著陸。由于著陸器在月球背面，月球阻礙了與地球的直接無線電聯(lián)系，因此使用中繼衛(wèi)星進行通信。

著陸器的凈質(zhì)量為1200公斤，攜帶了月球車和實驗裝置，包括低頻無線電光譜儀、登陸相機、地形相機等，開展了月表中子與輻射劑量測定實驗和生物實驗。目前，嫦娥四號仍在正常工作。

最近發(fā)射的鵲橋二號中繼星作為探月工程四期后續(xù)任務的關(guān)鍵一環(huán)，將架設地月新“鵲橋”，除了為即將發(fā)射的嫦娥六號任務提供地月間中繼通信外，也將為嫦娥四號提供這項任務，因為鵲橋一號衛(wèi)星使用時間太長了。

2019年2月15日，在中國國家航天局、中國科學院和國際天文學聯(lián)合會舉行的聯(lián)合新聞發(fā)布會上，中國科學家宣布，嫦娥四號月球探測器在月球背面的著陸點被命名為“天河站”。

“天河”這個名字來源于中國對銀河的稱呼，在民間故事中，牛郎織女隔著“天河”相望。同時，天河在中文中又有“開創(chuàng)天之先河”之意，與嫦娥四號實現(xiàn)世界首次月背軟著陸及巡視勘察的歷史地位相符。

著陸點周圍呈三角形排列的三個環(huán)形坑，則分別被命名為織女、河鼓和天津——它們是我國古代天文星圖“三垣四象二十八宿”中的星官，其中織女和河鼓屬于二十八宿的牛宿，天津?qū)儆诙怂薜呐?。著陸點所在卡門隕石坑內(nèi)的中央峰被命名為泰山。

·卡門隕石坑內(nèi)的中國元素。

這些都是由我們中國人在月球上提出的屬于中國自己的命名，特別有意義，是我國月球探測工程科學數(shù)據(jù)成果在月球地理實體命名上的一次重要應用。

馮·卡門這個名字，早已和人類的航天事業(yè)密不可分。而在他去世半個多世紀后，因為中國的探月工程，他的名字又再次進入到國人關(guān)注的視線中——遙望夜空，月球離我們并不遙遠。

（作者系北京大學地球與空間科學學院教授、中國科普作家協(xié)會會員。）

本文刊載于2024年第9期

《環(huán)球人物》雜志

總第516期

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