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2014-01-14 17:39:14于莉

看世界訂閱 2014年1期 收藏

關(guān)鍵詞：阿波羅登月月球

于莉

看世界：1969年7月，美國“阿波羅11號”飛船實現(xiàn)了人類登月夢，全球掀起探月熱潮，隨后加入探月俱樂部的國家越來越多，登月對人類最實際的意義體現(xiàn)在哪里？登月在哪些方面可能改善人類的生活，促進人類的幸福？

龐之浩：大量的實踐和深入的研究表明，探月具有政治、社會、技術(shù)、科學(xué)和經(jīng)濟等多方面意義，能加速人類社會的發(fā)展。

在政治和社會方面，探月工程是一個國家綜合國力和科學(xué)技術(shù)水平的重要體現(xiàn)，是一個國家興旺發(fā)達的標(biāo)志，可以激勵本國人民的精神，激發(fā)民族自豪感，增強民族凝聚力?！版隙稹毕盗性虑蛱綔y器的發(fā)射就是一個最好的實例。通過實施“嫦娥工程”，在中國掀起了一股強大、持久的學(xué)科學(xué)、愛航天、鉆探月的熱潮，促進全民素質(zhì)提高，對實現(xiàn)中國夢也起到了積極的推動作用，這是金錢難以衡量的。有人說得好，偉大的夢想是一個國家和民族的尊嚴(yán)，否則錢再多，也就是一個讓人看不起的土豪而已。還有人說，中國用建2公里地鐵的錢修了38萬公里的天路，影響很大，非常值得。

在科學(xué)方面，月球幾乎沒有大氣和地質(zhì)活動，巖石受到的損壞不大，在那里研究月球巖石相當(dāng)于從研究地球39億—40億年前的標(biāo)本入手，所以月球是研究地球起源與演化的最佳“標(biāo)本”，通過探月可了解到許多有關(guān)地球早期大氣狀態(tài)的信息，甚至有助于人們認(rèn)識生命、地球、太陽系以至整個宇宙起源和演化的歷史，了解空間現(xiàn)象和地球自然系統(tǒng)之間的關(guān)系，并由此了解人類在宇宙中的位置和作用。

另外，因為月球上有特殊的空間環(huán)境資源：高真空、無大氣、低磁場、弱重力、無污染、地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定、宇宙射線豐富，所以它是理想的科研基地，是開展空間物理化學(xué)實驗和生命科學(xué)實驗的理想場所。人類可以在月球上建立精度高、造價低、運行與維護費用低的大型月基天文臺，以進一步擴展人類的眼界，或許能成為首個接收到外星人來電的天文臺。這次，我國嫦娥三號就在世界上首次使用了月基光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡，有望取得創(chuàng)新性研究成果。

在經(jīng)濟方面，月球有可能成為人類未來的能源基地，因為在月球表面含有大量的氦3，這種在地球上很難得到的物質(zhì)是高效、清潔、安全、廉價的核聚變發(fā)電燃料，被科學(xué)界稱作“完美能源”，所以月球已被譽為21世紀(jì)的“波斯灣”。

另外，月球上還蘊藏著豐富自然資源。在月球廣泛分布的巖石中，蘊藏有豐富的鈦、鐵、鈾、釷、稀土、鎂、磷、硅、鈉、鉀、鎳、鉻、錳等礦產(chǎn)，僅月海玄武巖中含有的可開采利用的鈦金屬至少就有100萬億噸。月壤中豐富的鋁、鐵、硅可用來直接生產(chǎn)建材造房屋。利用比地球穩(wěn)定得多，并擁有弱重力、高潔凈的特殊自然條件和自然環(huán)境，也能制備一些昂貴的生物制品與特殊材料等。

全面而深入地了解月球可以滿足人類的好奇心，這是人類的本性，使人類進步，燃燒激情，開創(chuàng)事業(yè)。探索是人類發(fā)展永恒的源動力，正是對未知世界永無止境的探索，才創(chuàng)造了輝煌的人類文明。盡管它不能直接解決房子、饑荒等問題，但它可以帶來大量新概念、新技術(shù)、新方法、新工藝、新材料、新能源等，用于改造高能耗、高污染的傳統(tǒng)工業(yè)，大大提高生產(chǎn)力。對太空的投入最終會從其他領(lǐng)域得到回報，因為航天具有持續(xù)的開拓性、高度的綜合性、涉及的廣泛性。大量實踐表明，任何技術(shù)一旦與航天技術(shù)結(jié)合，就能大大增加功能和效能。

看世界：美國的“阿波羅計劃”是美蘇冷戰(zhàn)期間完成的，耗資巨大?，F(xiàn)在，美國載人航天計劃最大的反對聲音來自公眾，因為是他們在為高昂的開銷買單。究竟載人登月是否得不償失？

龐之浩：阿波羅工程的成功具有偉大的歷史意義和現(xiàn)實意義。在政治上，它終于使美國在航天技術(shù)的許多方面確立了領(lǐng)先地位，產(chǎn)生了極大的聲譽。在科學(xué)上，它使人類對月球及近月空間有了首次直接的研究和認(rèn)識。在技術(shù)上，取得了許多突破，不僅為后來的航天計劃奠定了基礎(chǔ)，而且許多技術(shù)后來廣泛地用于國民經(jīng)濟領(lǐng)域。在工程管理上，美國航空航天局（又譯作美國宇航局）因此取得了一系列寶貴的大型工程計劃和管理的經(jīng)驗。在經(jīng)濟上，這是一個較有爭議的問題。但據(jù)蔡司報告指出，阿波羅工程使美國經(jīng)濟增長率提高2%，物價指數(shù)下降2%，創(chuàng)造80萬個就業(yè)指標(biāo)。蔡司報告還認(rèn)為，美國1958年國民收入為4062億美元，1968年達到8640億美元，1970年增至9046億美元，10年間翻了一番，這是阿波羅工程刺激的結(jié)果。

實施阿波羅工程，帶動了美國微波雷達、遙控作業(yè)、無線制導(dǎo)、新型材料和電腦、藥物及生物工程等一大批高科技工業(yè)群體。后來，該工程的人工智能、機器人和遙控作業(yè)等許多技術(shù)成果又轉(zhuǎn)移到民用，促進了科技與工業(yè)的整體發(fā)展與繁榮，其二次開發(fā)應(yīng)用的效益，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過阿波羅工程本身所帶來的直接經(jīng)濟與社會效益。美國在20世紀(jì)最后10年能夠保持高速、高效增長，很大程度上得益于阿波羅工程派生出的約上千種應(yīng)用技術(shù)成果或?qū)＠诮?jīng)濟領(lǐng)域的應(yīng)用，美國領(lǐng)先于世界的信息、生物、新材料等高新技術(shù)，很大部分來自對月球探測技術(shù)的消化、優(yōu)化和二次開發(fā)。

例如，在實施阿波羅工程時，為了降溫和確保登月航天員的生命安全，研制液冷服，其原理是靠泵輸送冷水循環(huán)制冷。后來，這項技術(shù)直接應(yīng)用于陸?？杖姡纳屏颂箍吮?、潛艇兵和飛行員的工作條件，還為一些特殊病人減少了痛苦。例如，有個小男孩得了外皮鱗化癥，不能通過皮膚散熱，因此，他的大部分時間只能關(guān)在空調(diào)冷卻的環(huán)境中，許多日?；顒佣紖⒓硬涣?。在有了液冷服后，他可以外出活動，從病痛和孤獨中解脫出來。航天液冷服技術(shù)在我國抗擊“非典”中也曾發(fā)揮過作用。重癥監(jiān)護病房是航天技術(shù)帶來的重要醫(yī)學(xué)進步之一，它是應(yīng)阿波羅工程對登月航天員進行健康檢測的需要而誕生的。

廣泛食用的方便面調(diào)料中的干菜葉是航天食品中常說的脫水菜，它是將蔬菜中所含過多水分脫去，以便貯存、保管、運輸出售。不過，這種技術(shù)的發(fā)明來源于阿波羅工程，目的是讓航天員吃上蔬菜。各類時髦的運動鞋也是阿波羅工程的“產(chǎn)物”，其“中空吹塑成型”制造技術(shù)來源于阿波羅登月航天服。當(dāng)時科學(xué)家為了制造一個完整并且厚度均勻、能耐受很大壓力的航天服內(nèi)膽，發(fā)明了把一團耐壓軟材料加熱軟化，放在一個模具中，然后再向這個模具中吹入高壓氣體的方法。之后，運動鞋制造商發(fā)現(xiàn)這種工藝可以快速高效地制造完整的鞋幫，于是便廣泛地使用起來。endprint

2004年，在紀(jì)念阿波羅載人登月35周年時，耐克公司一則氣墊運動鞋廣告引吸了許多人的注意：這款暢銷世界的氣墊運動鞋，靠的就是公司當(dāng)年為阿羅波工程研制登月靴積累的技術(shù)。

在阿波羅技術(shù)的引領(lǐng)下，人們研制出了煙霧檢測器、食品干燥劑、家電節(jié)能系統(tǒng)、抵御有害射線的太陽鏡、鉆頭和無線電設(shè)備等，其中大眾接觸最多的購物計價用的條形碼也是航天技術(shù)杰作之一，它最初是美國為控制阿波羅計劃不計其數(shù)的組件而發(fā)明的。航天技術(shù)還給人們帶來了心率表、激光手術(shù)、數(shù)字溫度計、用于顯示疼痛和發(fā)炎部位的彩超等設(shè)備和技術(shù)。

目前廣泛使用的互聯(lián)網(wǎng)和手機也是在阿波羅技術(shù)的基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)移到民用和商用的。

阿波羅工程產(chǎn)生的3000多項專利技術(shù)，到現(xiàn)在人類仍然受益不淺，投入產(chǎn)出比大約是1：14，即投入1美元，產(chǎn)出14美元。這一工程結(jié)束后，“阿波羅”飛船還用于“天空實驗室”空間站的建造，并與蘇聯(lián)飛船在太空對接1次。

盡管當(dāng)時美國國內(nèi)對阿波羅載人登月計劃有著不同的認(rèn)識和結(jié)論，但是它對關(guān)鍵科學(xué)和各種邊緣交叉學(xué)科的興起與進步，進而轉(zhuǎn)化為國家未來經(jīng)濟實力并確保國家安全這一點是不可否認(rèn)的?？傊⒉_載人登月工程對促進科學(xué)發(fā)展、推動科技進步等起到了巨大的作用，它將永載人類史冊。

看世界：作為探月工程曾經(jīng)的領(lǐng)頭羊，蘇聯(lián)卻沒有成功地實現(xiàn)載人登月，原因何在？

龐之浩：為了同美國“阿波羅”登月計劃競爭，蘇聯(lián)設(shè)計了一種體積過大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，未經(jīng)過充分地面試驗的龐然大物——N1運載火箭。這枚火箭由5級組成，高113米，起飛推力45000千牛，第1級裝有30臺使用常規(guī)推進劑的液體火箭發(fā)動機，第2級和第3級也分別捆綁了8臺和4臺發(fā)動機，無論從級數(shù)、使用的發(fā)動機數(shù)量，還是起飛推力方面，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過美國的土星5號運載火箭。但由于N1火箭結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，發(fā)動機點火和級分離次數(shù)過多，火箭氣動穩(wěn)定性和控制相當(dāng)困難，加之未進行全面的地面試驗，最終導(dǎo)致N1火箭4次發(fā)射全部失敗。于是蘇聯(lián)在看到美國阿波羅11號載人登月成功后就退出了與美國進行載人登月的競賽，把人力、物力和財力投入到被視為國策的空間站研制中，并于1971年4月19日發(fā)射了世界第一座空間站“禮炮1號”。

看世界：中國的探月工程起步較晚，在美國人登月40多年后，我們再探月是不是重復(fù)勞動？此次嫦娥三號登月成功，更多是展示國力還是科研需要？

龐之浩：一是我們要掌握探月的各種技術(shù)，用這些技術(shù)滿足我國科學(xué)家的需求，這樣才能有自主創(chuàng)新；二是雖然人類已發(fā)射了130個月球探測器，但對月球的了解還很不全面和深入，例如，目前人類僅在月球正面約占月球面積5%的區(qū)域的9個地點取樣，月球車在月球正面巡視勘察最遠(yuǎn)距離也僅37千米。因此人類對月球的認(rèn)識還比較局限和膚淺，許多地方還沒有探測過；三是現(xiàn)在可采用許多新技術(shù)對已探測過的地方深入探測，進一步提高認(rèn)識。

嫦娥三號著陸的虹灣區(qū)是別的國家沒有探測過的，且地質(zhì)構(gòu)造以及月巖、月壤的物質(zhì)元素豐富，具有科學(xué)探測價值，可使我國掌握第一手的月球數(shù)據(jù)。另外，嫦娥三號攜帶的8種科學(xué)探測儀器中有3種是在世界上首次應(yīng)用：一是極紫外相機，它既可拍攝月球的地形地貌，也能對地球周圍等離子體空間環(huán)境的整體變化進行全方位的長期監(jiān)測，提高我國空間環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報能力，有助于了解太陽和地球的相互關(guān)系；二是月基天文望遠(yuǎn)鏡，它可對重要天體的光變進行長期連續(xù)監(jiān)測并對低銀道帶進行巡天觀測，由于月球沒有大氣層、電離層和磁層的干擾，近于真空狀態(tài)，也沒有各種人為活動和污染，還沒有全球性的磁場，所以這臺望遠(yuǎn)鏡將“看”得更遠(yuǎn)更清晰，可能會有一些新發(fā)現(xiàn)；三是測月雷達，它安裝在月球車底部，用于探測1—30米內(nèi)月壤厚度和測量月面以下100—200米深處的淺層月殼結(jié)構(gòu)，這也是前人從未做過的，通過測月雷達，并集合其他載荷探測的成果，可以在國際上首次建立集形貌、成分、結(jié)構(gòu)于一體的綜合性觀測剖面，建立起月球區(qū)域綜合演化動力學(xué)模型。

嫦娥三號可滿足科學(xué)研究和工程技術(shù)上的多種需求。其科學(xué)目標(biāo)是：調(diào)查月表形貌與地質(zhì)構(gòu)造；調(diào)查月表物質(zhì)成分和可利用資源；地球等離子體層探測和月基光學(xué)天文觀測。這對未來開發(fā)月球上的資源，保護地球、認(rèn)識宇宙也很重要。其工程目標(biāo)是：突破月球軟著陸、月面巡視勘察、深空測控通信與遙操作、深空探測運載火箭發(fā)射等關(guān)鍵技術(shù)，提升航天技術(shù)水平；研制月球軟著陸探測器和巡視探測器，建立地面深空站，獲得包括運載火箭、月球探測器、發(fā)射場、深空測控站、地面應(yīng)用等在內(nèi)的功能模塊，具備月球軟著陸探測的基本能力；建立月球探測航天工程基本體系，形成重大項目實施的科學(xué)有效的工程方法。當(dāng)然，這些也是我國綜合國力和科學(xué)技術(shù)總體水平的重要體現(xiàn)，推動我國多項技術(shù)和科學(xué)研究的發(fā)展，其中有不少技術(shù)能轉(zhuǎn)移到民用，例如，月球車的核心材料、視覺圖像處理和遙控等技術(shù)創(chuàng)新，可能促進汽車和智能機器人等民用領(lǐng)域的技術(shù)。

看世界：未來會否出現(xiàn)多國合作探月？

龐之浩：由于未來的探月技術(shù)越來越復(fù)雜，投入成本越來越大，而探月又是造福全人類的事業(yè)，所以多國合作探月是未來的發(fā)展趨勢，大家可以發(fā)揮各自的技術(shù)長處，分擔(dān)資金壓力，共享探月成果，尤其是載人登月和建立月球基地。

月球是人類共同的財富，它將為全人類帶來幸福。正如第2個登上月球的美國航天員奧爾德林所說：“對于那些在悠悠轉(zhuǎn)動的地球上仰望夜空的人，月亮都勻灑銀光，絕不厚此薄彼。因此，我們希望，太空探索的成果也將由大家分享，從而給整個人類帶來和諧的影響?！?/p>

看世界：人類探月一般分探月、登月和駐月三大步?，F(xiàn)在已經(jīng)成功實現(xiàn)了載人登月，那么，要實現(xiàn)人類長久駐月、建立月球基地，還需要克服什么樣的問題和障礙？

龐之浩：首先要精心選址，月球雖然很大，但不是什么地方都可以建立基地的，所以首先要通過發(fā)射多個繞月球探測器對月球進行全面了解，為月球基地初步選址；然后用月球機器人對所選地址進行實地詳細(xì)考察。這些月球機器人不僅要在航天員登上月球之前打前站，而且在航天員返回地球后，可留守在月球上自主工作。endprint

目前，已掌握了不少有關(guān)月球的資料，但要建設(shè)月球基地僅靠這些資料仍然不夠。例如，對月球的兩極地區(qū)，特別是月球的背面，人類就了解得不多。水是基地選址的重要條件，但根據(jù)目前的了解，只有在月球兩極終年不見陽光的地方存在豐富的水冰。另外，根據(jù)月球基地的不同用途，其選址的標(biāo)準(zhǔn)和要求也不同。如果從月球能源的開采利用來考慮，在月球建立能源基地，應(yīng)根據(jù)月球能源的分布情況來選擇；如果從科學(xué)研究來考慮，在月球建立科研基地，可在月球的背面選址，那里沒有地球無線電波的干擾，很適合于進行天文觀察，但會帶來與地球上飛行控制中心的通信聯(lián)系方面的困難，因此需要權(quán)衡利弊、綜合考慮。

簡言之，月球基地選址有兩個基本要求：有充足的陽光和儲存豐富的水冰。從目前來看，在月球兩極建基地比較好，因為那里地勢比較平坦，有利于月球飛船的起飛和著陸；月球南北兩極有一些區(qū)域接近于在太陽的永久照射之下，而在太陽照不到的地方有水。由于月海多集中在月球北極，在月球南極月海不多，因此把月球基地建在月球北極的可能性很大。也有人主張比較高級的月球基地應(yīng)建在月球的熔洞內(nèi)，因為在月球熔洞內(nèi)不僅保溫性能好，而且還可以有效保護航天員不受宇宙輻射和微隕石雨的傷害（月面上有強烈的宇宙輻射），但這種熔洞一般是在環(huán)形山的山腳下，這就跟選飛船著陸地點形成一對矛盾。

二是要研制出成本低、高可靠的重型運載火箭和登月艙。冷戰(zhàn)時期，蘇聯(lián)就是因為沒有研制出發(fā)射近地軌道運載能力達100噸以上的重型運載火箭而輸給美國的。目前，美國太空探索技術(shù)公司正研制近地軌道運載能力達53噸的“重型獵鷹”火箭，它擬于近年進行首次試射，該公司還將研制近地軌道運載能力達170噸的“超級載重火箭”。美國航空航天局正在研制的 “航天發(fā)射系統(tǒng)”重型運載火箭采用航天飛機的發(fā)動機，初始近地軌道運載能力為70噸，改進后將達130噸。它們將用于載人登小行星和火星。

月球基地的建設(shè)和開發(fā)的時間、規(guī)模和能力，與空間運輸系統(tǒng)、基地設(shè)備、電源、生活設(shè)施和交通工具等有關(guān)。有科學(xué)家建議載人月球基地應(yīng)分三個階段進行建設(shè)：第一階段是準(zhǔn)備階段，即為月球基地選址和完成月球基地建設(shè)的前期準(zhǔn)備工作。第二階段是初級基地建設(shè)階段，即將航天員和基地的建造設(shè)備送上月球，然后將設(shè)備組裝起來。由于第一個月球基地有繁重的月球考察任務(wù)，因此有關(guān)的科學(xué)儀器、實驗室、發(fā)電設(shè)備、通信設(shè)備、漫游車、小型挖土機和勘探設(shè)備也應(yīng)該準(zhǔn)備和組裝好，所有東西都應(yīng)該處于“待命狀態(tài)”。第三階段是發(fā)展階段，即從初級月球基地發(fā)展為中高級月球基地的階段。在此階段，基地成員將從6人擴大到12人，并能在基地停留3個月到半年。在此階段，基地的居住艙也將從2至3個發(fā)展為5至7個。

與其他載人航天器一樣， 月球基地包括兩個最基本、也是最重要的設(shè)施，那就是可供航天員生活和工作的加壓居住艙和生命保障系統(tǒng)。在月球基地的不同發(fā)展階段可以建不同的居住艙。初級基地的居住艙可用移動式居住艙，也能直接使用登月飛船上的月球著陸器。月球著陸器設(shè)備簡陋，可供航天員在里面臨時生活和工作30天；可移動式居住艙可用于初級基地和中級基地。高級基地一般采用由金屬結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)制做成的固定式居住艙，其中前者為類似于空間站的圓筒形艙段，但為了防止宇宙輻射對基地乘員的傷害，這兩種固定式居住艙都必須埋在地下或是建成半地下。

月球基地上所使用的生命保障系統(tǒng)也隨基地不同而不同。初級基地的生命保障系統(tǒng)是非再生式的，即其上的氧氣、水和食物要依靠來自地球的補充供應(yīng)。中高級月球基地上的生命保障系統(tǒng)是再生式的，即其上的氧氣、水或食物都要靠密閉循環(huán)處理和綠色植物的光合作用來就地解決。除了加壓居住艙和生命保障系統(tǒng)外，供電系統(tǒng)、出艙活動系統(tǒng)和月球漫游車也是月球基地上必不可少的重要設(shè)施。endprint

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