中俄為什么要攜手建設(shè)月球科研站

文/ 蘭順正

3月9日，經(jīng)兩國政府批準(zhǔn)，中國國家航天局局長張克儉與俄羅斯國家航天集團(tuán)公司總經(jīng)理羅戈津通過視頻會(huì)議簽署《中華人民共和國政府和俄羅斯聯(lián)邦政府關(guān)于合作建設(shè)國際月球科研站的諒解備忘錄》。顯然，這份備忘錄的簽署對于今后國際月球科研站的建設(shè)以及月球的開發(fā)都是利好消息。

▲ 與地球距離最近的月球是人類走向外太空的必然選擇

豐富的月球“寶庫”

初期，人類的探月活動(dòng)主要服務(wù)于政治目的和意識形態(tài)的競爭，不過后來開始逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閷⒖茖W(xué)探索和經(jīng)濟(jì)利益相結(jié)合。從總體趨勢來看，地球資源遲早會(huì)被消耗殆盡，為了能夠可持續(xù)發(fā)展，人類走向外太空是必然選擇，而與地球相距最近的月球則是首要關(guān)注的目標(biāo)。研究表明，月球蘊(yùn)藏著豐富的資源，堪稱“寶庫”。

首先，月球表面存有儲(chǔ)量為100萬~500萬噸的氦-3，而氦-3是核聚變反應(yīng)堆的理想原材料。如果用氦-3取代核聚變中氚，不僅能解決能源危機(jī)，還可以大大減少核污染。據(jù)稱，僅數(shù)十噸氦-3核聚變所產(chǎn)生的能力，就可以滿足全球21世紀(jì)所需要的全部電能。雖然目前人類還尚未實(shí)現(xiàn)聚變發(fā)電，實(shí)際在月球提取氦-3也存在不小的難度，但氦-3作為一種重要資源，已經(jīng)引起世界各國特別是一些發(fā)達(dá)國家的密切關(guān)注。

其次，除氦-3外月球上還有豐富的礦產(chǎn)資源，其中備受關(guān)注的是鈦鐵礦和克里普巖。月海玄武巖中含有豐富的鈦鐵資源，據(jù)估計(jì)月海玄武巖中鈦鐵礦的總資源量約為1000萬~2000萬億噸。鈦鐵礦經(jīng)過采礦、選礦后不僅是制備月球基地所需要建筑材料的主要組分，還可用于提取金屬鐵、鈦，以及生產(chǎn)水和液氧?？死锲諑r則因富含鉀、稀土元素和磷得名，并含有豐富的放射性元素釷、鈾。據(jù)估算月球風(fēng)暴洋區(qū)克里普巖中稀土元素總量約為200億~450億噸，遠(yuǎn)高于世界各國稀土的總儲(chǔ)量。

▲ 藝術(shù)家筆下的月球科研站

▲ 關(guān)于月球科研站的設(shè)想有很多

月球上的太陽能資源同樣非?？捎^。據(jù)統(tǒng)計(jì)，射向地球的太陽能由于大氣反射、散射和吸收等因素，能夠到達(dá)地球表面的只是一小部分；而月球沒有大氣，陽光可以直接照射到月球表面，每年到達(dá)月球范圍內(nèi)的太陽光輻射能量大約為12萬億千瓦，相當(dāng)于目前地球上一年所產(chǎn)生總能量的2.5萬倍。鑒于月球上的一個(gè)白天和黑夜各持續(xù)時(shí)間約為地球上的2個(gè)星期，有科學(xué)家提出可以在月球上每隔經(jīng)度120°各建一個(gè)太陽能電站，或者在月球的正面和背面各建一個(gè)太陽能電站，然后聯(lián)結(jié)成網(wǎng)，就可以保證連續(xù)、穩(wěn)定地發(fā)電，最后將產(chǎn)生的電能以微波形式傳輸?shù)降厍蛏稀?/p>

另外，除直接經(jīng)濟(jì)效益外，月球所能產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)效益也是不容忽視的。如探月活動(dòng)也可以拉動(dòng)其他經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的發(fā)展。以阿波羅登月計(jì)劃為例，該項(xiàng)目不僅使美國在與蘇聯(lián)的太空爭霸中奪回主動(dòng)權(quán)，而且促進(jìn)了多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，催生了液體燃料火箭、微波雷達(dá)、無線電制導(dǎo)、合成材料、計(jì)算機(jī)、無線通訊等一大批高科技工業(yè)群體。后來通過該計(jì)劃取得的技術(shù)進(jìn)步成果轉(zhuǎn)向民用，帶動(dòng)了美國整個(gè)科技的發(fā)展與工業(yè)繁榮。

開發(fā)月球的“立足點(diǎn)”

國際月球科研站是在月球表面或月球軌道上建設(shè)的可長期自主運(yùn)行的綜合性科學(xué)實(shí)驗(yàn)基地，在開發(fā)月球的過程中將起到非常重要的作用。

▲ 月球基地內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖藝術(shù)想像圖

一方面，月球科研站是有效的地外實(shí)驗(yàn)室。月球環(huán)境具有超高真空、無大氣活動(dòng)、超潔凈、弱重力、無磁場、地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定等特點(diǎn)，而月球科研站可以利用“地利”開展各種研究活動(dòng)，不但可以進(jìn)行空間生命科學(xué)、材料科學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科實(shí)驗(yàn), 推動(dòng)基礎(chǔ)科學(xué)跨越發(fā)展，充實(shí)人類長期駐月所需基礎(chǔ)理論；同時(shí)也能夠開展新的生物制品、特效藥物和特殊材料等的研制、開發(fā)和試驗(yàn)性生產(chǎn), 推動(dòng)新材料和新藥物的發(fā)展，諸如一些地面無法生產(chǎn)和提煉的藥物，可以在這樣的空間里完成。而研發(fā)未來空間探索技術(shù)也將是月球科研站的重要內(nèi)容，如空間核能源、大功率無線能量傳輸、月面設(shè)施建造、在軌維修維護(hù)，以及智能機(jī)器人探測、人機(jī)聯(lián)合探測等技術(shù)試驗(yàn)，這些對于提升人類空間探測能力無疑都大有裨益。

另一方面，由于可以讓航天員在月球長期停留，月球科研站能夠幫助人類對月球礦產(chǎn)和能源進(jìn)行詳細(xì)的勘察和評價(jià),不但有利于查明資源類型、特征、儲(chǔ)量、分布規(guī)律與成因,對相關(guān)樣品進(jìn)行采集和化驗(yàn)，在條件允許時(shí)甚至可以直接開展相關(guān)資源的提取、處理、運(yùn)輸、加工、生產(chǎn)、循環(huán)利用, 為未來建設(shè)能夠自給自足的地外家園積累基礎(chǔ)。進(jìn)一步說，未來設(shè)施完善的月球科研站還可以發(fā)揮物資補(bǔ)給、推進(jìn)劑補(bǔ)加、大型構(gòu)件組裝建造、深空通信中繼等作用, 為人類探索深空充當(dāng)“跳板”和中轉(zhuǎn)站。

▲ 月球基地藝術(shù)想像圖

合作探月大勢所趨

雖然月球科研站的優(yōu)勢十分明顯，但是要建設(shè)此類可支持長期、可持續(xù)的月球探測和月球資源開發(fā)利用的基礎(chǔ)設(shè)施和共享平臺, 較之單次探測方式, 技術(shù)難度更大，任務(wù)周期更長，投資強(qiáng)度更大, 對任何國家來說, 獨(dú)立完成都比較困難。而如果通過國際合作, 充分利用各國已有的探測任務(wù)、技術(shù)基礎(chǔ)和科研成果, 把各國的優(yōu)勢技術(shù)和產(chǎn)品資源整合起來, 就可以大幅提高投資效益, 降低實(shí)施風(fēng)險(xiǎn), 共同推進(jìn)月球資源開發(fā)利用，因此在未來各國合作建設(shè)月球科研站就是理性的選擇。如從2016年起, 中國在與國外航天機(jī)構(gòu)會(huì)談時(shí)即開始宣介月球科研站, 倡議共建國際月球科研站。

而中俄在探月領(lǐng)域本就是老朋友，先后簽署了《中華人民共和國國家航天局與俄羅斯聯(lián)邦國家航天集團(tuán)公司關(guān)于協(xié)同實(shí)施“嫦娥七號”月球極地探測任務(wù)和“月球-資源-1”軌道器任務(wù)合作協(xié)定》《中華人民共和國國家航天局與俄羅斯聯(lián)邦國家航天集團(tuán)公司關(guān)于建立聯(lián)合月球與深空探測數(shù)據(jù)中心的合作協(xié)定》等協(xié)定，所以此次簽署合作建設(shè)國際月球科研站的諒解備忘錄可謂順理成章。

具體來說，俄羅斯近年來的經(jīng)濟(jì)形勢一直不容樂觀，耗資巨大的航天項(xiàng)目也受到了不小影響，常常因囊中羞澀而難以落實(shí)。而中國在航天領(lǐng)域不但后勁十足，還有著足夠的財(cái)力支持航天工程按照計(jì)劃穩(wěn)步推進(jìn)，這一點(diǎn)對于俄羅斯極具吸引力。從中國的角度出發(fā)，俄羅斯在蘇聯(lián)時(shí)代先后發(fā)射的24個(gè)“月球”系列探測器取得了大量寶貴數(shù)據(jù)，對于幫助月球勘測和月球科研站選址的意義不言而喻。同時(shí)，俄羅斯航天員至今仍保持著太空停留時(shí)間最長、出艙太空行走次數(shù)最多等諸多世界紀(jì)錄，在長期載人航天領(lǐng)域積累了非常豐富的經(jīng)驗(yàn)，這些都是中國航天需要學(xué)習(xí)的。再加上俄羅斯還擁有培訓(xùn)航天員的完整配套設(shè)施，中國可以借此加快航天員的培訓(xùn)速度。因此中俄合作建設(shè)國際月球科研站是典型的“雙贏”之局。正如此次報(bào)道中指出的那樣，中國國家航天局與俄羅斯國家航天集團(tuán)公司將秉持“共商、共建、共享”原則，推動(dòng)國際月球科研站廣泛合作，面向所有感興趣的國家和國際伙伴開放，加強(qiáng)科學(xué)研究交流，推進(jìn)全人類和平探索利用太空。