理论教育 重返月球:意义与未来探索

重返月球:意义与未来探索

时间:2023-05-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:重返月球的话题2019年再次成为热点。在中国嫦娥四号探测器于2019年年初成功登陆月球背面之后,美国副总统迈克·彭斯在同年3月宣布美国宇航员将于2024年重返月球。和50多年前相比,重返月球的意义何在呢?50多年前的登月是美苏两个超级大国之间的竞争,现在竞争的格局更为多元,竞争的焦点变成了如何更便宜、更安全地重返月球,同时如何将重返月球的经验更好地应用于未来探索火星乃至太空深处。人们已经发现月球有冰。

重返月球:意义与未来探索

重返月球的话题2019年再次成为热点。在中国嫦娥四号探测器于2019年年初成功登陆月球背面之后,美国副总统迈克·彭斯(Mike Pence)在同年3月宣布美国宇航员将于2024年重返月球。

和50多年前相比,重返月球的意义何在呢?

首先是太空探索领域的竞争格局将更加多元。50多年前的登月是美苏两个超级大国之间的竞争,现在竞争的格局更为多元,竞争的焦点变成了如何更便宜、更安全地重返月球,同时如何将重返月球的经验更好地应用于未来探索火星乃至太空深处。

美国航空航天局在太空探险方面也有了全新的尝试,虽然阿波罗计划也曾经有上千家企业参与,但是火箭飞船的设计完全由美国航空航天局完成。现在SpaceX和贝索斯的蓝色起源(Blue Origin)这样的私营航天公司已经参与到太空探索之中,美国航空航天局也习惯了向私营企业直接采购火箭和寻求解决方案。比如美国航空航天局总共向SpaceX的猎鹰9号火箭和龙飞船提供了4亿美元资金,并直接采用由猎鹰9号和龙飞船向国际空间站运送物资的解决方案。有专家预测,如果美国航空航天局自行设计全新的火箭和飞船,费用要10倍以上。

私营航天公司也开始考虑给出自己的解决方案。SpaceX就有一套登月构想:一枚可重复使用的猎鹰9号火箭会先发射一个货仓,将装满燃料的登月舱(总计8吨的载荷)运送到低地轨道;另一枚猎鹰9号火箭会发射龙飞船,龙飞船与货仓在低地轨道汇合,宇航员从龙飞船进入货仓,货仓飞向月球并在月球登陆;宇航员完成月球探险之后,乘坐登月舱起飞回程,货仓将被留在月球,作为未来月球基地的一部分;登月舱返回低地轨道,与龙飞船对接,宇航员乘坐龙飞船返回地球。

与阿波罗计划的月球轨道汇合模式不同,SpaceX的地球轨道汇合模式可以让飞船前往月球时载有更多用于建设月球基地的物资。Space X方案的核心要素是使用可回收的火箭,让发射成本大为降低,同时增加更多可重复利用的模块,比如说还可以再发射一个或者多个8吨重的居住舱,与货仓对接,让宇航员前往月球的旅程更舒适。Space X的方案,其实是希望拿登月做实验,为未来长途火星飞行做测试。

如果对比一下SpaceX的方案和美国航空航天局现有的方案,甚至会发现,美国航空航天局的方案太中规中矩,而私人航天公司的方案更雄心勃勃。

其次,月球也提供了各种为未来更广阔的太空探索做实验的试验场。

人们已经发现月球有冰。如果能够大规模开采使用月球上的冰,就可能为太空旅行提供燃料。专家预测,从月球上开采制造燃料并将其运送到低地轨道,成本大概是每千克3000美元。(www.daowen.com)

在月球上采矿是另一种可能性。已故的美国天文学家、物理学家杰拉德·奥尼尔(Gerard O'Neill)就畅想在月球和地球之间的太空架设太阳能空间站,解决地球的能源危机。太空发的电可以通过微波传递到地面,而月球则可以成为建造这座太阳能空间站的原料产地。

谈到清洁能源,有人建议从月球灰尘中提取氦-3同位素。氦-3同位素是可以被用于通过核聚变产生清洁能源过程的一种原料,却没有放射性,100千克就能够驱动一座大型发电厂。不过,问题是从月球尘土中提取氦-3同位素太不容易,而且关于核聚变发电,人类还远没有掌握全部技术。

还有人希望能在月球上开采类似铂金这样的贵金属。月球每年遭受大量陨石袭击,很多陨石里就有大量贵金属。如果能有效开采,可能带来几千亿甚至几万亿美元的收入。当然把大量贵金属带到地球会因为供求关系的彻底改变而大幅拉低贵金属的价格,但专家认为这可以导致铂金的广泛使用,就好像当冶炼成本大幅降低之后铝被广泛使用一样。如果铂金很便宜,那么大量使用铂金的氢燃料电池也就会变得特别便宜,这同样会推动清洁能源的普及。

阿波罗计划之后,美国航空航天局因为没有在此基础上进一步探索太空而备受批评,很多人认为它浪费了那一代人对梦想的追求。同时,也有批评者常说:“既然我们能把人送上月球,为什么我们不能……”

比如说为什么我们不能减少对地球的污染?为什么我们不能让地球上的每个人都脱离贫困?为什么我们不能阻止全球变暖?既然用举国之力可以完成不可能完成的任务,克服各种困难,为什么不能用举国之力去解决其他问题?是缺乏动力、缺乏资金,还是什么别的原因?

现在,我们知道,阿波罗计划的终止,既有政治的考虑(美国人率先成功登陆月球是美国在美苏争霸中胜利的标志),也有成本的考量(毕竟为了阿波罗计划,美国联邦政府最高投入了全年政府预算的4.4%)。

现在新的野心被燃起,不只是因为有了新的需求,也因为有了更多的参与者,重返月球将只是第一步。

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