美國重返月球計(jì)劃的關(guān)鍵一步：13個(gè)月球南極預(yù)選著陸區(qū)曝光

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(jì)劃中提出重返月球，并以此為跳板實(shí)施載人登陸火星計(jì)劃，宣告了其重返月球計(jì)劃的再次啟動(dòng)。2017年， NASA正式啟動(dòng)了阿爾忒彌斯(Artemis)計(jì)劃，該計(jì)劃旨在于2024年實(shí)現(xiàn)人類重返月球。

而最近備受關(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(jì)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(jì)劃不同，阿爾忒彌斯計(jì)劃在月球的南極著陸。近期，NASA公布了13個(gè)月球南極附近的預(yù)選著陸區(qū)。之所以選擇南極，主要有3個(gè)原因。

第一，在月球南極存在一些常年無法被陽光照到的、永久黑暗的隕石坑。經(jīng)過雷達(dá)回波探測，科學(xué)家判斷在這些隕石坑底部有可能存在水冰。如果科學(xué)家的推斷被證實(shí)，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(dòng)機(jī)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，這樣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(shí)間甚至可達(dá)10個(gè)月，不存在月球低緯度地區(qū)長達(dá)14個(gè)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(huì)超過250攝氏度。這可以大大地降低研發(fā)載人登月技術(shù)設(shè)施，如生命保障系統(tǒng)、航天服設(shè)計(jì)等的技術(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(huì)十分困難，因此對著陸時(shí)機(jī)的要求很高，一旦錯(cuò)過原定著陸點(diǎn)，下一次著陸能找到另一塊平坦的備選著陸點(diǎn)的可能性很小。其次，高地上平坦的活動(dòng)空間不多，也不利于載人月球車的移動(dòng)。此外，保存有水冰的永久黑暗隕石坑底部見不到陽光，因此探測水冰的探測器和挖掘機(jī)械的能源供給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(jìn)入水冰的提取和燃料生產(chǎn)階段。

一旦克服寒冷月夜，月海或更適合建立基地

相比之下，如果將載人登月和以后基地建設(shè)的地點(diǎn)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以外，其他方面都是優(yōu)點(diǎn)。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駕駛，擴(kuò)大了人員活動(dòng)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(dá)14個(gè)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，為解決月夜問題提供可行的方案。比如在月日高溫時(shí)，將月球表面大量的熱能存儲下來，在月夜期間慢慢釋放;還有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;再有就是在月球軌道上布局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(jìn)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。

至于宇航員的生活用水，似乎并不是很大的問題。因?yàn)楦鶕?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(dá)到約90%，再加上不斷從地球向月球進(jìn)行少量的水補(bǔ)給，宇航員的生活用水是可以得到滿足的。

綜上所述，除了NASA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(jī)構(gòu)的關(guān)注，并已開始布局多項(xiàng)研究。

伴隨著各項(xiàng)登月計(jì)劃的實(shí)施，人類在近期重返月球的目標(biāo)一定會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。作為中華民族偉大復(fù)興征程中必不可少的一項(xiàng)舉措，也是我國載人航天計(jì)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(jìn)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(gè)重要的目標(biāo)就是載人登月。中國人登上月球的夢想也會(huì)在不遠(yuǎn)的未來變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

相關(guān)鏈接

技術(shù)創(chuàng)新降低成本

推動(dòng)載人登月計(jì)劃“回歸”

為什么人類在阿波羅計(jì)劃之后，就再也沒有登上過月球呢?其實(shí)，最主要的問題是經(jīng)費(fèi)問題。在美蘇“太空爭霸”的年代，美國政府因?yàn)檎卧颍诎⒉_計(jì)劃中投入了大量的經(jīng)費(fèi)，最高峰的時(shí)候，政府預(yù)算的6.5%都投到了阿波羅計(jì)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(huì)再拿出那么多錢投入到太空探索的項(xiàng)目中了。

人們不禁要問，以上世紀(jì)60年代的技術(shù)能力也許人類登月需要花費(fèi)巨額經(jīng)費(fèi)，現(xiàn)在的技術(shù)已經(jīng)比那時(shí)先進(jìn)了不知多少倍，還需要花費(fèi)那么多錢嗎?這就要說一下政府航天任務(wù)的特點(diǎn)了。政府航天任務(wù)因?yàn)榛ǖ氖羌{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(diǎn)兒差錯(cuò)。盡管這么多年過去了，但政府航天任務(wù)的這個(gè)特點(diǎn)一直沒變。因此，雖然技術(shù)進(jìn)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去。甚至當(dāng)時(shí)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(fèi)來源不同以及市場的推動(dòng)作用，人類進(jìn)入太空的成本通過技術(shù)創(chuàng)新和回收復(fù)用技術(shù)的發(fā)展一降再降，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(dòng)了經(jīng)費(fèi)體量適中的月球探測計(jì)劃。特別是中國的“嫦娥工程”連續(xù)成功實(shí)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(jì)劃在不同程度上都打破了上世紀(jì)六七十年代美國和蘇聯(lián)對月球探測的壟斷，“太空競賽”的壓力也迫使各國加快推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的試驗(yàn)與研發(fā)，間接推動(dòng)了載人登月計(jì)劃的實(shí)施。(吳季)