新世紀(jì)的月亮（下）

鐘建業(yè)

二、月球太空港與月球旅游

就像地球上的火車站、碼頭、機場、航天中心一樣，開發(fā)月球首先必須建設(shè)月球太空港。屆時，所有到達(dá)月球的旅客和貨物都將在那里登陸或離去。月球上的各種建設(shè)項目都將盡可能地以其為軸心，各種交通要素，包括火箭加注設(shè)施、公路、鐵路等，也都將由此向外延伸。作為一個重要的運輸中心，太空港在為各項事業(yè)提供運輸服務(wù)方面扮演了極其重要的角色。開發(fā)月球所需的電力設(shè)施、各種建設(shè)物資、氧氣、水、農(nóng)作物以及醫(yī)療設(shè)備等，都將由太空港在規(guī)模經(jīng)濟(jì)的指導(dǎo)下，按需分發(fā)給各處。

目前，科學(xué)家將月球太空港的地址選在“阿波羅15”號登月艙的降落點——哈德利月溪。它在月球近地端的相對中心處，北緯26.13°，東經(jīng)3.63°。這個位置被認(rèn)為是潛力巨大的月球高速公路系統(tǒng)或鐵路系統(tǒng)的戰(zhàn)略中心。由于科學(xué)家稱月面的平坦地區(qū)為“?！被颉把蟆?，所以說，往西，它直達(dá)遼闊的相對平坦的風(fēng)暴洋；往東，它穿過亞平寧與高加索山脈間的峽谷，通向同樣巨大的由澄海、靜海、酒海、平富海、浪海相互連接而成的海系。

在執(zhí)行“阿波羅15”任務(wù)時，宇航員大衛(wèi)·斯科特和詹姆斯·歐文乘著“獵鷹”號降落，然后駕駛最新的月球漫步系統(tǒng)并利用“流浪者”飛行器進(jìn)行艙外活動。在1971年7月31日、8月1日、2日連續(xù)3天共漂過了28千米，做了大量的科學(xué)調(diào)查并采集了那里的巖石樣品。

哈德利月溪其實是雨海平原東部邊緣的一塊盆地，在亞平寧山脈腳下。亞平寧比雨海高出4560米，是月球上的最高點。山脈的高度可被利用來安裝電力塔，向太空港及其他基地發(fā)送電力資源；同時，還可以在那里進(jìn)行超遠(yuǎn)程發(fā)射。最新的衛(wèi)星圖像顯示，從哈德利月溪到北緯85°之間有一個極易鋪設(shè)管道的地層，因此，將月球北半部可能存在的水資源引出這一愿望是可以實現(xiàn)的。那里地貌多樣，既有高地，也有海區(qū)，保證了采礦實驗所要求的土壤多樣性。

地月交通線和月球太空港的建成必然為月球觀光旅游業(yè)帶來光明的前景。在阿波羅登月成功后，美國宇航員阿姆斯特朗和庫克就開始征集希望參加登月旅游的名單，在20世紀(jì)60年代，阿姆斯特朗登記了93 000人， 而庫克登記了6000余人，可見人們登月旅游的熱情何等之高。2001年4月，蒂托自費到國際空間站旅游，再次激起了太空旅游的熱潮。可以設(shè)想，只要條件成熟，經(jīng)費適當(dāng)，月球旅游必將成為21世紀(jì)的一個亮點。

在哈德利月溪的觀光中心，你能看到月溪自身，它大約1.5千米寬，平均深達(dá)400米。在此，“阿波羅15”號飛船及它的月球漫步車毫無疑問它被當(dāng)做阿波羅歷史的紀(jì)念碑被參觀。急劇升降的月球地平線使人們站在地平線上只能看到周圍約3千米處，但是，站在毗鄰的亞平寧山上，方圓135千米的風(fēng)景將盡收眼底。早期的觀光者可能會在哈德利月溪著陸，或許根本不出艙，盡管如此，在短暫的游覽期間，旅客們?nèi)詫檫@獨一無二的月球經(jīng)歷所震撼：令人驚嘆的荒涼美。在更先進(jìn)的方案里，游客在逗留期間將能夠訪問一些月球基地，并利用高速火車參觀“阿波羅”計劃第一次及最后一次載人登月的著陸點、“阿波羅11”號及“阿波羅17”號登月遺址以及其他的風(fēng)景名勝。

觀光業(yè)及作為其后盾的服務(wù)業(yè)遲早會給月球帶來大量人流，逗留人數(shù)甚至可能超過所有其他活動的總和。為應(yīng)對這一可能性，在月球基建計劃中加入了一個可供2000人使用的居民點。

三、天文臺和月球?qū)嶒炇?/p>

在21世紀(jì)，人類進(jìn)行月球探測和載人登月的目的首先在于更深入地了解和研究月球，進(jìn)而利用月球上特有的環(huán)境建立天文觀測臺和多學(xué)科實驗室，進(jìn)行天體觀測、生物醫(yī)學(xué)和有關(guān)月球物理、化學(xué)與地質(zhì)變化的研究，了解地月系統(tǒng)和太陽系的起源；利用月球作為未來航天飛行進(jìn)入深空的理想中轉(zhuǎn)站和人類進(jìn)入太陽系空間的第一個定居點。

天文觀測或天文學(xué)研究的基本手段是利用以各種波長工作的靈敏望遠(yuǎn)鏡收集到的從宇宙中遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的微弱電磁輻射中或從宇宙射線中獲取重要信息，以研究各種天體，包括從行星的塵埃云到爆發(fā)星系中繞黑洞運轉(zhuǎn)的高溫氣體。觀測塵埃云利用射頻和紅外技術(shù)最為合適，而觀測高溫氣體則要用X射線和Y射線望遠(yuǎn)鏡。來自天體的紅外線、紫外線、X射線的波譜是十分廣泛的，但不能全部穿透大氣層，而月球卻為此提供了必要的觀測條件。月球周圍無大氣包圍、無電離層、無輻射、重力場小，磁場不到地球的千分之一，是研究天體物理的重要場所。在月球上還可以建立大型剛性望遠(yuǎn)鏡基座，建造比地球上更大的天線接收設(shè)施，它不僅能夠提高靈敏度，而且可以利用干涉原理提高角分辨率，可以探測到在地球上無法探測到的天體信息，使人類對天體科學(xué)的研究來一次新的飛躍。此外，在地球上對月球上的設(shè)備進(jìn)行遙控操作和維護(hù)也不十分困難。

最新、最全面的月球地質(zhì)科學(xué)數(shù)據(jù)將由飛越月球表面的成組飛行器探測的結(jié)果得到。不過，一次飛越的路徑是遙遠(yuǎn)的，時間也是漫長的，大約要6個月。從哈德利太空港的一個基地出發(fā)，飛行器向西穿過風(fēng)暴洋，并在諸多地點停留并勘察。這些長途飛行器靠方向陀螺儀或衛(wèi)星裝置導(dǎo)航。太空港的運載飛船為地質(zhì)勘探器提供后勤支持，使它可以在路途上的任一指定點降落?？碧降慕Y(jié)果或者就在探測點上分析，或者由哈德利基地的實驗室處理。

許多專家認(rèn)為，月球是一個研究地球、太陽系和其他行星誕生、現(xiàn)有年代和演變過程的天然實驗室，它甚至使人類有可能洞察宇宙本身的生命周期。月球過去50億年的歷史已保存在月球巖石之中，月球表層含有太陽風(fēng)和宇宙射線的放射性記錄。在月球上建立多學(xué)科實驗室，可進(jìn)行月球巖石分析、熱流實驗、月面引力實驗、月球大氣成分分析、月球微隕石實驗和月震實驗等。借助月球?qū)嶒炇铱梢匝芯坎煌亓λ綄θ撕推渌锵到y(tǒng)以及物理和化學(xué)過程的影響，特別是人和植物長期生活在引力只相當(dāng)于地球重力1/6的月球環(huán)境下會受到什么影響。與地球上的儀器并用，實驗室可以對地球進(jìn)行全球性研究，深入了解地球的內(nèi)層、海洋、大氣和極地冰帽的形成過程，研究生命和生命對自然界產(chǎn)生影響的那些現(xiàn)象。

人類期望深入地探索宇宙，然而除月球外我們所要到達(dá)的天體都很遙遠(yuǎn)，飛行所需的時間都很長。因此，人類將把月球作為未來航天飛行理想的中間站和人類進(jìn)入太陽系空間的第一個定居點。

四、月球資源的開發(fā)與利用

“阿波羅”計劃中，宇航員對月球某些地點進(jìn)行了直接觀測并帶回土樣和巖樣，諸多月球探測器又提供了大量數(shù)據(jù)，而月球軌道衛(wèi)星則給出了圖片。所有這些月球探測為人類開發(fā)、利用月球資源創(chuàng)造了機會。科學(xué)家認(rèn)為，在月球表層存在各種有用的元素，而且僅憑簡單地挖掘就能將它們開采。那些物質(zhì)經(jīng)過加工、處理、合成等工序后可得到月球建設(shè)所需的原料及氧氣，因此可以減少對地球進(jìn)口的依賴。月球土壤中含有20％的硅，可以用來制造大型太陽能電池陣，利用月球上長晝的太陽能建造太陽能工廠。利用月球上的天然玻璃顆粒，經(jīng)物理處理加熱后可制成高溫條件下使用的復(fù)合材料；月球上大量的氦－3可被用于生產(chǎn)核電；用簡單的磁分離法還可以從月球土壤中得到較純的金屬鐵等，這些月球資源的開發(fā)定將產(chǎn)生直接和間接的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

由月球提供的氧經(jīng)常被認(rèn)為是在月球表面上將被開發(fā)的最有前途的第一種資源。由于它可為生命保障系統(tǒng)、燃料箱和月球著陸火箭的液氧/液氫發(fā)動機提供當(dāng)?shù)氐难踉?，以減少月球運輸系統(tǒng)發(fā)射費用、尺寸及在低地軌道上的初始質(zhì)量和復(fù)雜性，這樣就可以利用裝液氧的空間運送大量高價搭載物，比如人、實驗設(shè)備和科學(xué)儀器等，從而減少了月球運輸系統(tǒng)每次任務(wù)所需的費用?？紤]將月球氧作為潛在商業(yè)產(chǎn)品的另一個重要原因是它很豐富，將近一半的月球表面物質(zhì)中含氧，而且存在多種提煉技術(shù)。“阿波羅17”號從月球搜集來的富鐵火山巖即被稱為“橘紅色土壤”的物質(zhì)是一種特別重要的、有吸引力的原料。它大量存在并已被?；?，可不經(jīng)處理直接供應(yīng)給月球氧生產(chǎn)廠。在約翰遜航天中心已經(jīng)成功地進(jìn)行了提取4％氧的實驗，并將其轉(zhuǎn)化為小規(guī)模的提取操作，大約25噸原料可產(chǎn)出1噸月球氧。隨著生產(chǎn)能力的提高，月球氧計劃將擴(kuò)大它的商用范疇，包括鐵和鈦等金屬的加工、能量產(chǎn)生、月球著陸工具和低月軌道推進(jìn)劑補給艙的維持、運轉(zhuǎn)以及最終的月球旅游業(yè)。

宇宙探測的一個重要問題就是能源，由于重量、發(fā)射費用及航天器本身的容量等原因，目前無法將太陽電池板和核反應(yīng)堆發(fā)射到月球。由NASA資助的一個研究小組目前正在進(jìn)行月球機器人的概念研究。由于月球上有硅、金屬和其他制造太陽電池板所必需的所有原料而且沒有空氣，就像一個巨大的真空容器，因此科學(xué)家們準(zhǔn)備用月球機器人來建造月球太陽能發(fā)電站。該計劃的第一步是向月球上發(fā)送一個太陽能機器人，機器人將攜帶足夠多的原材料來制造太陽電池板，可以產(chǎn)生100千瓦的電力。第二步將充分利用月球本身的資源，即由隨后的航天器在月球上釋放一個“機器人提煉廠”，由太陽電池板提供能量，從月球巖石中提取其他物質(zhì)。該研究小組希望在隨后幾年中研制出機器人的樣機，并在10年內(nèi)實現(xiàn)該概念的第一階段工作。

目前，地球上逐漸面臨能源短缺的問題，可值得注意的是，已發(fā)現(xiàn)月球巖土中含有重要的核聚變材料即氦－3。由于常年的太陽風(fēng)，氦－3通過粒子色散大量沉積在月球上，而在地球上卻只有極少量。氦－3與氘聚變生成氦的過程，不釋放中子，是一種安全、干凈、相對易于實現(xiàn)的可控核聚變反應(yīng)。據(jù)科學(xué)家對月球巖石成分的初步分析推算，月球上的核資源可用數(shù)千年不成問題，核資源的勘探和開采均可由機器人來承擔(dān)，使人類免受核輻射的威脅。月球核電站的建筑材料也可就地取材，地球上只需運去核電站儀器設(shè)備即可。月球核電站產(chǎn)生的巨大電力，將通過激光或微波輸送到位于近地軌道上的能量中繼衛(wèi)星，然后由中繼衛(wèi)星仍以激光或微波形式傳送到地球接收站，從而造福于人類。此外，將氦－3運回地球進(jìn)行核聚變獲取能源，也是科學(xué)家積極探索的途徑之一。據(jù)有關(guān)科學(xué)家估計，按美國目前的用電量，在月球上的靜海按3米深開采，可供美國發(fā)電三四百年，其經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

開采月球資源不僅有明顯的直接經(jīng)濟(jì)效益，而且還將產(chǎn)生不可忽視的間接效益。人類開發(fā)和利用月球資源，建立月球基地和工廠，創(chuàng)建人類在月球上的生活、工作環(huán)境并掌握相關(guān)技術(shù)，這不僅要利用已有的航天技術(shù)基礎(chǔ)，包括發(fā)射、運載、飛行器設(shè)計、控制和導(dǎo)航、測控、通訊、航天醫(yī)學(xué)和生命保障系統(tǒng)以及地面設(shè)施等，而且還需要發(fā)展許多新技術(shù)，從而推動新技術(shù)革命和技術(shù)進(jìn)步。在月球探測、開發(fā)過程中采用的一些新技術(shù)還可以在許多方面得到推廣，對國民經(jīng)濟(jì)增長具有潛在的效應(yīng)。具體應(yīng)用領(lǐng)域包括：人工智能、機器人、遙控作業(yè)、加工自動化、高超音速飛行、光通信和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、超高溫和耐高溫材料、超級計算機、無污染飛行器、生物醫(yī)學(xué)技術(shù)和可使密集型農(nóng)業(yè)發(fā)生革命性變化的封閉生態(tài)生物圈技術(shù)等。

五、美好的祝愿

目前是一個航天技術(shù)高速發(fā)展，而回報卻難以預(yù)測的時代，因而有利可圖的工商業(yè)與科研活動便成為重返月球的推動者及最終的收益方。人們已多次確認(rèn)了應(yīng)進(jìn)行的月球活動，包括旅游、開采月球礦產(chǎn)資源、開展月球地質(zhì)研究、建立月球天文臺以擴(kuò)大人類觀測宇宙的視野等。這些項目均為21世紀(jì)亟待開展的工作，也是人類在月球上生存與活動的基礎(chǔ)。

對于已經(jīng)到來的新世紀(jì)，有著上百萬平方千米的月球，在地月經(jīng)濟(jì)體系中，將給科學(xué)發(fā)展和高回報的商業(yè)計劃提供無窮的機會。這個世紀(jì)也許將迎來三極的世界經(jīng)濟(jì)。紅色的火星，白色的月球，以及所有這些文明的搖籃——藍(lán)色的地球都將穩(wěn)固地占據(jù)自己的位置。