重返月球，我們準(zhǔn)備好了嗎？

唐一偉

在美國(guó)宇航員阿姆斯特朗于1969年7月21日首次登上月球近半個(gè)世紀(jì)后，美國(guó)總統(tǒng)特朗普在2017年宣布美國(guó)宇航員將重返月球，而且還將進(jìn)行長(zhǎng)期的探索和開發(fā)。這次并不是簡(jiǎn)單地重新登陸月球、插上國(guó)旗和留下腳印，美國(guó)打算在月球表面建設(shè)一個(gè)用于未來探索火星的基地，有可能在未來用這個(gè)基地來探索其他星球。

然而，在總投資1040億美元的美國(guó)宇航局2019年的再次登月計(jì)劃的實(shí)施過程中，可能會(huì)遇到哪些現(xiàn)實(shí)問題呢？

需要大量資金

在阿波羅11號(hào)執(zhí)行的首次登月任務(wù)中，宇航員的活動(dòng)范圍比一個(gè)足球場(chǎng)還小。當(dāng)然，不少專家希望進(jìn)行更多的探索活動(dòng)，特別是對(duì)月球的背面，因?yàn)樗硨?duì)著地球，更難被訪問到。到目前為止，人們對(duì)月球地質(zhì)學(xué)構(gòu)造的了解還不是那么深入，更直接的取樣有助于我們更好地理解月球這塊大奶酪是如何形成的。然而，問題的關(guān)鍵是，為獲得這些信息，人們是否有必要花費(fèi)那么多的巨資和冒那么大的風(fēng)險(xiǎn)。如果有相同數(shù)量的資金支持，我們是否可以獲得其他更有價(jià)值的信息。

人類為何從未探索過月球背面？這是因?yàn)楫?dāng)太空船飛到月球背面時(shí)，它與地球直接的無線電通訊會(huì)暫時(shí)中斷，必須等到飛出軌道之后才能恢復(fù)通訊，這會(huì)令地面的指揮中心和宇航員的家屬非常緊張，擔(dān)心會(huì)出現(xiàn)各種不測(cè)情況。因此月球背面一直是一片不為人所知的神秘地帶。

如今，有專家提議，我們可以在月球背面安置通信衛(wèi)星，從而實(shí)現(xiàn)通信。在理論上，這種想法是可行的，但執(zhí)行起來太昂貴了——登陸月球背面的計(jì)劃預(yù)計(jì)耗資560億美元。

需要更有力量的太空飛船

重返月球當(dāng)然需要更先進(jìn)的太空運(yùn)載工具。美國(guó)宇航局可能會(huì)采用“太空發(fā)射系統(tǒng)”，該系統(tǒng)將替代航天飛機(jī)把宇航員擺渡到國(guó)際空間站，將來甚至有可能載人登陸火星。毫無疑問，由于它采取了更先進(jìn)的技術(shù)，太空發(fā)射系統(tǒng)的安全性能比航天飛機(jī)高，但這并不意味著毫無風(fēng)險(xiǎn)。無論如何，載人航天這一活動(dòng)都有些危險(xiǎn)性。

太空發(fā)射系統(tǒng)又名為空間發(fā)射系統(tǒng)，它是一種從航天飛機(jī)演變而來的超重型運(yùn)載火箭，由美國(guó)宇航局設(shè)計(jì)，其主要用途是維持星座計(jì)劃的進(jìn)行以及取代已經(jīng)在2011年退役的航天飛機(jī)。太空發(fā)射系統(tǒng)的第一階段以70～110噸的星座計(jì)劃載人任務(wù)為主，之后會(huì)發(fā)展到130噸的貨艙型載荷任務(wù)；它最終的運(yùn)載能力將達(dá)到143噸，甚至有可能達(dá)到165噸（相比之下，不久前剛剛發(fā)射成功的“獵鷹重型”火箭的最大載荷也只不過是63.8噸）。太空發(fā)射系統(tǒng)將會(huì)是史上最強(qiáng)的運(yùn)載火箭系統(tǒng)。

太空發(fā)射系統(tǒng)將開啟人類探索太空的新紀(jì)元。屆時(shí)，太空發(fā)射系統(tǒng)將把載有宇航員的“獵戶座”號(hào)太空飛船送入太空，首個(gè)目的地為一顆小行星，然后去月球，最終目的地是火星。

在哪建造居住地？

毫無疑問，選擇機(jī)器人去月球訪問更便宜、更安全。載人宇宙飛船要配備支持生命系統(tǒng)的航天艙，著陸時(shí)要輕柔，所有這些額外的設(shè)計(jì)、重量和裝備都要花錢；此外，宇航員還會(huì)冒生命危險(xiǎn)。有些人認(rèn)為，未來應(yīng)當(dāng)讓機(jī)器人來應(yīng)對(duì)所有太空探險(xiǎn)活動(dòng)。然而，到目前為止，人類依然比機(jī)器人更善于獨(dú)立思考、更有自主探索的能力，因此，人類親臨外星球所得到的收獲也就更大。

人們可以在月球表面建造居住地，但由于沒有大氣層的保護(hù)，我們需要小心流星和太陽耀斑微粒的撞擊。月球的最佳居住地是它的兩極，這是因?yàn)樵谠虑虻钠渌胤?，晝夜分別歷時(shí)14天，且氣溫在-233℃～123℃之間；相比之下，月球兩極的情況沒有那么極端，更適合建立人們的藏身之所。

2015年10月，歐洲航天局宣布將加入俄羅斯的月球探索計(jì)劃，共同探索建立人類月球棲息地。根據(jù)計(jì)劃，歐盟和俄羅斯將在2020年發(fā)射“月球27”探測(cè)器。歐洲航天局將為這項(xiàng)計(jì)劃提供關(guān)鍵技術(shù)，包括飛行駕駛儀、激光導(dǎo)航著陸系統(tǒng)以及識(shí)別最佳探索位置的攝像設(shè)備。

探測(cè)器將在月球的艾特肯盆地著陸。艾特肯盆地是已知月球上最大的撞擊坑，位于月球背面，接近南極。與其它區(qū)域相比，這里更加黑暗、寒冷，表面覆蓋著冰。科學(xué)家認(rèn)為，這些冰凍的水分可以為未來人類在這一區(qū)域開展任務(wù)提供潛在的資源。

歐洲航天局希望最快能在2024年在月球南極建立人類月球棲息地。棲息地的建設(shè)將主要由3D打印機(jī)器人來完成，建成的拱形建筑將為宇航員提供住所。他們希望新的月球棲息地可以取代目前的國(guó)際空間站，供宇航員在太空生活。

從月球到火星可行嗎？

有了上述基礎(chǔ)，月球能夠成為火星任務(wù)的發(fā)射基地嗎？對(duì)于這個(gè)問題，目前尚未定論。選擇月球進(jìn)行發(fā)射有什么好處呢？由于月球引力小，因此可以節(jié)約燃料。然而，要想利用這個(gè)優(yōu)點(diǎn)，前提是我們得建造一個(gè)復(fù)雜而精細(xì)的月球基地，然后在月球表面建造火箭和發(fā)射臺(tái)。否則，我們就需要把所有的設(shè)備先運(yùn)到月球，然后再用另一堆燃料再次發(fā)射；其實(shí)是費(fèi)兩道手續(xù)。

此外，如果低引力有助于發(fā)射任務(wù)，那么零引力豈非更好？我們完全可以在零引力的太空軌道中建立發(fā)射基地，但其造價(jià)太昂貴了。

有些研究設(shè)想，我們可以先把火箭發(fā)射到月球，然后在月球就地取材制造燃料，繼續(xù)第二階段的旅程。然而，這個(gè)計(jì)劃的可行性還有待確定。

美國(guó)宇航局將于2018年至2026年間開始第一階段的火星探測(cè)任務(wù)。在此期間，該機(jī)構(gòu)將派出四個(gè)先行任務(wù)到月球，以提供完成火星探索任務(wù)所需的各種部件。第二階段將于2027年開始，其任務(wù)是將深空飛船運(yùn)送至火星任務(wù)起始點(diǎn)——月球。