人類或?qū)⒅胤翟虑?，登月選址有何講究

□文/吳季

如今，距離人類最后一次從月球上離開，已過去了50 年，人類再也沒有去過月球。2004 年，美國政府在其新的空間探索計劃中提出重返月球，并以此為跳板實施載人登陸火星計劃，宣告了其重返月球計劃的再次啟動。2017年，美國國家航空航天局正式啟動了阿爾忒彌斯（Artemis）計劃，該計劃旨在于2024年實現(xiàn)人類重返月球。最近備受關(guān)注的“太空發(fā)射系統(tǒng)”（SLS）重型火箭，則是美國重返月球計劃的關(guān)鍵一步。

月球南極登陸，有好處也有不利因素

與阿波羅計劃不同，阿爾忒彌斯計劃準(zhǔn)備在月球的南極著陸。近期，美國國家航空航天局公布了月球南極附近的13 個預(yù)選著陸區(qū)。之所以選擇南極，主要有3 個原因。

第一，在月球南極存在一些常年無法被陽光照到、永久黑暗的隕石坑。經(jīng)過雷達回波探測，科學(xué)家判斷在這些隕石坑底部可能存在水冰。如果科學(xué)家的推斷被證實，這些水冰不但可以支持未來人類月球基地對用水的需求，還可以通過電解水提取氫氣和氧氣，為火箭發(fā)動機提供燃料。要知道，從月球上生產(chǎn)燃料為飛船加注，比將這些燃料從地球上帶過去要便宜得多，可以大大降低人類探索深空的成本。

第二，月球南極能夠被陽光照射到的高地，可以連續(xù)獲得太陽光的照射，每年的連續(xù)光照時間甚至可達10 個月，不存在月球低緯度地區(qū)長達14 個地球日的月夜。

第三，由于連續(xù)光照，該地區(qū)的溫度變化不大，不像在月球低緯度地區(qū)，晝夜溫差會超過250℃。這可以大大降低研發(fā)載人登月設(shè)施的技術(shù)難度。

盡管如此，降落在月球南極并在那里建立人類科研和生活基地，也存在著很多不利的因素。首先，那里沒有平坦的月海，多高山峽谷，降落、起飛都會十分困難，因此對著陸時機的要求很高。一旦錯過原定著陸點，下一次著陸能找到另一塊平坦的備選著陸點的可能性很小。其次，高地上平坦的活動空間不多，也不利于載人月球車的移動。此外，可能保存有水冰的永久黑暗隕石坑底部見不到陽光，探測水冰的探測器和挖掘機械的能源必須由位于高地的基地供給，因此基地到坑底的能源輸送需要額外的基礎(chǔ)設(shè)施，必須事先建設(shè)好，才能進入水冰的提取和燃料生產(chǎn)階段。

月球南極

克服寒冷月夜后，月?；蚋m合建基地

相比之下，如果將載人登月和以后基地建設(shè)的地點選擇在月球北緯、中緯度等靠近零度經(jīng)線的月海中，除了沒有南極那樣的水冰、月夜能源需求高和晝夜溫差大，其他方面都是優(yōu)點。比如，月海中地勢平坦，非常適合飛船的起飛和降落，也方便載人月球車的長距離行駛，擴大了人員活動的范圍。此外，月海的月壤中有大量的氧化物，通過還原法也可以提煉出液氧燃料，只是復(fù)雜度比從水中提取要高，要消耗更多的能源。而且在不遠(yuǎn)的未來，一旦相關(guān)技術(shù)成熟，還可以從月海的月壤中提取核聚變?nèi)剂虾?3。

在中緯度的月海中著陸，最大的困難是要克服長達14 個地球日的寒冷月夜。不過，目前有很多相關(guān)研究工作正在展開，目的是為解決月夜問題提供可行的方案。比如，在月日高溫時，將月球表面的大量熱能存儲下來，在月夜期間慢慢釋放；利用月壤中的硅就地建造大面積、高靈敏度的太陽能帆板，使其在月夜期間也可以利用地球?qū)μ柟獾姆瓷涔猓a(chǎn)生一定量的電能；在月球軌道上布設(shè)帶有太陽能反射鏡的月球衛(wèi)星，將太陽光反射到基地的大面積太陽能帆板上進行發(fā)電。當(dāng)然，如果小型、安全的核能發(fā)電站能夠盡快突破其關(guān)鍵技術(shù)，就可以更容易地解決中緯度月球基地的月夜能源需求問題。

至于人員的生活用水，似乎并不是很大的問題。因為根據(jù)地球軌道空間站發(fā)展出來的循環(huán)利用技術(shù)，水的循環(huán)利用率可以達到約90%，再加上不斷從地球向月球進行少量的水補給，人員的生活用水是可以得到滿足的。

綜上所述，除了美國國家航空航天局正在關(guān)注的月球南極著陸方案，在月球北緯、中緯度地區(qū)的月海中建立載人登月基地，也已受到越來越多相關(guān)機構(gòu)的關(guān)注，并已開始布局多項研究。

伴隨著各項登月計劃的實施，人類在近期重返月球的目標(biāo)一定會成為現(xiàn)實。作為中華民族偉大復(fù)興征程中必不可少的一項舉措，也是我國載人航天計劃發(fā)展的必然選擇，伴隨著中國地球軌道空間站任務(wù)建設(shè)的完成并進入應(yīng)用階段，中國也開始論證下一階段的載人航天任務(wù)，其中一個重要的目標(biāo)就是載人登月。中國人登上月球的夢想，也會在不遠(yuǎn)的未來變?yōu)楝F(xiàn)實。

人類月球基地假想圖

延伸閱讀

技術(shù)創(chuàng)新降低成本，推動載人登月計劃“回歸”

為什么在阿波羅計劃之后，人類就再也沒有登上過月球呢？其實，最主要的問題是經(jīng)費問題。在美蘇“太空爭霸”的年代，美國政府因為政治原因，在阿波羅計劃中投入了大量的經(jīng)費，最高峰的時候，政府預(yù)算的6.5%都投到了阿波羅計劃中。但是，在那之后，政治上的需求就不再那么緊迫，繼續(xù)登月的政治意義大大降低，美國政府也就不會再拿出那么多錢投入太空探索的項目中了。

人們不禁要問，以20 世紀(jì)60 年代的技術(shù)能力，也許人類登月需要花費巨額經(jīng)費，現(xiàn)在的技術(shù)已經(jīng)比那時先進了不知多少倍，還需要花費那么多錢嗎？這就要說一下政府航天任務(wù)的特點了。政府航天任務(wù)因為花的是納稅人的錢，所以總是要確保萬無一失，特別是載人航天任務(wù)，更是不能出半點兒差錯。盡管這么多年過去了，但政府航天任務(wù)的這個特點一直沒變。因此，雖然技術(shù)進步了，但是任務(wù)的成本并沒有減少，甚至比之前還要更高了。這就是為什么50 年過去了，人類一直沒有再次回到月球上。甚至當(dāng)時阿波羅登月用的、人類迄今為止推力最大的火箭——“土星5 號”，都已經(jīng)不復(fù)存在了。

但是，近年來，這種情況有所改變。一方面，商業(yè)航天逐漸興起，由于經(jīng)費來源不同以及市場的推動作用，人類進入太空的成本通過技術(shù)創(chuàng)新一降再降，目前已經(jīng)降到了政府航天成本的1/10；另一方面，歐洲、日本、中國和印度等都紛紛啟動了經(jīng)費體量適中的月球探測計劃。特別是中國的“嫦娥工程”連續(xù)成功實施數(shù)次，其中有3 次成功著陸，還有1 次成功地將月球樣品帶回了地球。這些計劃在不同程度上都打破了20 世紀(jì)六七十年代美國和蘇聯(lián)對月球探測的壟斷，也迫使各國加快推動相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，間接推動了載人登月計劃的實施。