飞向月球是人类“飞天”梦想的第一步

 

　　有人梦想在月球上建造密闭的城市，里面的环境与地球的自然环境类似。随着各国探月计划的不断推进，未来的月球基地有望成为真正的“天上宫阙”。

 

　　2013年12月2日，我国用长征3号乙改进型运载火箭成功发射了嫦娥3号落月探测器，它首次实现了我国对地球以外天体的软着陆及巡视勘察任务，使我国成为世界第二个发射无人月球探测车的国家，在全球产生了广泛的影响。那么，从世界范围来看，未来国内外还将发射哪些月球探测器，如何实现探月的最终目标——建成月球基地？随着航天科技的发展，越来越多的航天员都将能像神话传说中的嫦娥那样在月球上有房可住。

 

　　多国推进探月计划

 

　　俄罗斯将于2015年发射月球25号，它是俄罗斯重启月球任务的第一个月球探测器，降落于月球南极，用于分析月球风化层和月表稀薄的大气层，并对月表50厘米以下的挥发物进行实验；2016~2017年将发射月球中继卫星——月球26号，它负责将位于月球表面科研设备采集的数据传回地球；2017年将发射的月球27号也称为“月球资源”探测器；2019年将发射的月球28号用于完成取样返回任务；2020年前后发射的月球29号的任务是携带月球车着陆月球。

 

　　2015年，日本将发射月亮女神2号着陆器；2018年，将发射月球取样返回探测器；2025年前，将发射行走机器人登月。日本还拟在月球上建设太阳能电站。

 

　　2017年，印度将发射月船2号月球探测器，它由一个轨道器、一个着陆器和一辆月球车组成。

 

　　欧洲空间局将用3D打印技术建造月球基地。欧洲已用1.5吨的模拟月壤造出了一块基地建材样品，如能进一步解决相关问题，建造月球基地的宏伟工程将变得更加简单。

 

　　韩国将与美国合作，在2017年发射试验型月球轨道器，然后以此为基础在2020年发射自主研发的月球轨道器和月球着陆器，后者将搭载采用核电源的月球车，大小相当于普通的方便面箱子，质量仅为20公斤，可在着陆点40公里以内进行各种探测活动。韩国原计划在2023年和2025年研制出月球轨道器和着陆器，但朴槿惠总统在大选承诺中表示要在2020年前完成登月计划，让韩国太极旗在月球飘扬，所以研发日期也随之被大幅提前。

 

　　国际上还在举办“谷歌月球X大奖赛”，有20多个私营公司参赛，一等奖为3000万美元，将奖励给首个成功发射机器人探月器并成功登陆月球的公司。参赛的探月器在登陆后必须行进500米并向地球传回视频、图片和数据。如果探月器不是首个在月面着陆，但在月球行驶了5公里；或拍摄到了阿波罗登月的一些遗迹；或证实了月球上水的存在；或挺过了月球的夜晚，等等，也可获得500万美元奖金。不过，所有参赛者要想获得奖金，必须在2015年年底前做到这些。

 

　　2020年前，我国将发射嫦娥5号月球采样返回探测器，对月球进行精查。其核心任务是实现月球样品采集并自动返回地球，供科学家更深入地了解月球。届时，“嫦娥工程”的“绕、落、回”目标将全部完成。通过实施“嫦娥工程”，将使我国的月球科学、比较行星学、空间天文学等基础研究领域取得较大进展，提升航天技术水平并促进众多相关技术发展，为中国进一步开展深空探测以及未来载人登月奠定基础。

 

　　另外，据《2011年中国的航天》白皮书透露，我国正在开展载人登月前期方案论证，我国著名航天专家已建议在2025年或2030年进行载人登月。

 

　　为什么要探测月球

 

　　总的来讲，人类的探月可分探月、登月和驻月三大步，即“探、登、驻”。目前，美国已走完了前两步，未来将迈第三步，即建造可以长期驻人的月球基地等。苏联/俄罗斯走完了第一步，未来将迈第二步，即载人登月。欧洲、日本、中国和印度等还都处在第一阶段，以探月为主攻方向，并按照绕月、落月、返回三小步分步实施，逐步积累知识和经验。但这些国家的最终目标还是在月球建立永久性驻人的月球基地，因为此举对人类发展有重要意义。

 

　　月球是研究地球的宝地。由于月球几乎没有大气和地质活动，岩石受到的损坏不大，在那里研究月球岩石相当于研究地球39亿~40亿年前的标本，所以月球是研究地球起源与演化的最佳“标本”。探索月球可了解到许多有关地球早期大气状态的信息，如地壳和地表等，甚至有助于人们认识生命、地球、太阳系以至整个宇宙起源和演化的历史，了解空间现象和地球自然系统之间的关系，并由此了解人类在宇宙中的位置和作用。如果月球实验室与地球上的科学设备并用，还可以对地球进行全球性研究，使人们从独特的角度对地球进行全面、深入的了解。

 

　　月球没有大气层，没有全球性的磁场（月岩只有极微弱的剩磁），内部能量已近于衰竭（月震释放的能量仅相当于地震的1亿分之一），内部的地温梯度也很小，地质构造极其稳定，月球背面不受地球无线电波干扰，表面还具有高洁净和弱重力的特征。这些特征对天文观测来讲无与伦比，所以很多天文学家都向往能在月球上建起大型月基天文台，以进一步扩展人类的眼界，它或许能成为第一个接收到外星人来电的天文台。

 

　　月球的重力只有地球的1／6，而且月球上永远没有风，在月球上架设巨型望远镜及观测台比在地球上更方便。月球的地质活动比地球弱得多，对望远镜的观测影响很小，这对基线很长的光学、红外和射电干涉系统尤为有利。尤其是月球背面没有任何干扰环境，所以是观天的宝地。

 

　　总而言之，月球上有特殊的空间环境资源：超高真空、无大气活动、低磁场、地质构造稳定、弱重力、无污染、宇宙射线丰富，所以可以在月球建立精度高、造价低、运行与维护费用低的天文观测站及其他科研基地。月球特殊的条件还可以用于生产特种产品。比如，利用月球比地球稳定得多，并拥有弱重力、高洁净的特殊自然条件和自然环境，能制备一些昂贵生物制品与特殊材料等。

 

　　月球还有可能在将来成为人类的能源基地。通过实施阿波罗登月工程发现，在月球表面含有大量的氦-3，而这种在地球上很难得到的元素是清洁、安全和高效的核聚变发电燃料，可提供便宜、无毒和无放射性的能源，被科学界称作“完美能源”，所以月球已被誉为21世纪的“波斯湾”。有关氦-3在月球上的储量目前说法不一，其中比较保守的估计是100万吨，而地球上大约只有10吨左右。这是因为氦-3是由太阳风吹来的，由于月球没有大气，所以氦-3被直接吹到月壤里；而地球有大气的阻隔，所以地球上的氦-3很少。研究表明，即使月球蕴藏的氦-3只有100万吨，也可满足全球1万年的电力需要。

 

　　未来解决地球能源不足的出路有二个：一个是核能，另一个是太阳能。除了上述的核聚变电站外，不少国家还设想直接在月球上建造核裂变电站，电站发出的巨大电力除供月球基地使用外，还将通过激光或微波输送到位于近地轨道上的能量中继卫星，再由中继卫星仍以激光或微波形式传送给地球。另外，在月球上建核电站也用不着担心核泄漏等。也有人提出在月球上建太阳能基地，这样能更有效地利用太阳能来发电。因为月球表面几乎没有大气，太阳辐射可以长驱直入，每年到达月球范围内的太阳光辐射能量大约为12万亿千瓦。另外，月球很容易满足用目前光电技术进行太阳能发电需要占用大片光照充足土地的要求。

 

　　有人将月球比喻为地球的第八大洲，月球上拥有相当于亚洲那样大的广阔月面。月球上蕴藏着其他的丰富自然资源。在月球广泛分布的岩石中，蕴藏有丰富的钛、铁、铀、钍、稀土、镁、磷、硅、钠、钾、镍、铬、锰等矿产，仅月海玄武岩中含有可开采利用的钛金属至少就有100万亿吨。月壤中丰富的铝、铁、硅可用来直接生产建材造房屋。

 

　　月球可作为理想的星际飞行中转站。人类要远航到其他行星，甚至飞往更遥远的太阳系之外的星系，需要配备足够的燃料、水和食物。如果在月球上建立起工业基地和开办农场，这一切就都可以由月球基地提供。月球的引力只有地球的1/6，所以逃逸速度要比地球小得多，只有每秒2.4公里，飞船携带有效载荷脱离月球飞向太空，要比携带同样重的有效载荷离开地球容易得多。其实，月球还能作为长途星际飞行所需技术的实验场地和训练航天员的基地。目前，为了训练航天员的心理素质，美国有时会把航天员送到人迹罕至的地球极区。但极地毕竟还是在地球上，与宇宙空间环境存在很大差异。从磨炼航天员心理素质的角度来看，月球比极地理想多了。

 

　　如何打造月球基地

 

　　月球虽然很大，但不是什么地方都可以建立基地的。所以要首先要通过发射多颗月球探测卫星对月球进行全面了解，为月球基地初步选址；然后用月球机器人对所选地址进行实地详细考察。这些月球机器人不仅要在航天员登上月球之前打前站，而且在航天员离开返回地球后，可留守在月球上自主工作。

 

　　建设月球基地，选址十分重要。根据月球基地的不同用途，其选址的标准和要求也不同。如果从月球能源的开采利用来考虑，在月球建立能源基地，应根据月球能源的分布情况来选择；如果从科学研究来考虑，在月球建立科研基地，可在月球的背面选址，那里没有地球无线电波的干扰，很适合于进行天文观察，但会带来与地球上飞行控制中心的通信联系方面的困难，因此需要权衡利弊、综合考虑。

 

　　月球基地选址有两个基本要求：有充足的阳光和储存着丰富的水冰。从目前来看，在月球两极建基地比较好，因为在那里地势比较平坦，有利于月球飞船的起飞和着陆；月球南北两极有一些区域接近于在太阳的永久照射之下，而在这些附近太阳照不到的地方有水冰。也有人主张比较高级的月球基地应建在月球的洞窟内，因为在月球洞窟内不仅保温性能好，还可以有效防护航天员不受宇宙辐射和微陨石雨的伤害（月面上有强烈的宇宙辐射），但这种洞窟一般是在环形山的山脚下，这就跟选飞船着陆地点形成一对矛盾。

 

　　月球基地的建设和开发的时间、规模和能力，与空间运输系统、基地设备、电源、生活设施和交通工具等有关。有科学家建议载人月球基地应分三个阶段进行建设：第一阶段是准备阶段，即为月球基地选址和完成月球基地建设的前期准备工作。第二阶段是初级基地建设阶段，即将航天员和基地的建造设备送上月球，然后将设备组装起来。第三阶段是发展阶段，即从初级月球基地发展为中高级月球基地的阶段。在此过程中，基地成员将从6人增加至12人，并能在基地停留3个月到半年，基地的居住舱也将从2~3个发展为5~7个。

 

　　我国宋朝文学家苏轼曾写道：“不知天上宫阙，今夕是何年？”现在我们知道天上并无宫阙。然而，随着各国探月计划的不断推进，未来的月球基地有望成为真正的“天上宫阙”。有人梦想把月球建设成为人类的新家园，他们设想在一个密闭空间里建造月球城市，里面的环境与地球的自然环境类似。月球城的外罩十分坚固，足以抵御流星、陨石等的袭击。由于月球的白天长达14个地球日，强烈的阳光会使被照射到的地方迅速升温至300摄氏度，因此，为保持城内的温度，外罩必须具有吸收和反射部分阳光的能力。有人提议说，黄金具有最佳的反射效果，所以可以给月球城外面涂上一层金箔。如果真是这样，月球城将是一片金光闪闪的黄金“宫阙”。

 

　　月球是人类共同的财富，它将为全人类带来幸福。正如第二个登上月球的美国航天员奥尔德林所说：“对于那些在悠悠转动的地球上仰望夜空的人，月亮都匀洒银光，绝不厚此薄彼。因此，我们希望，太空探索的成果也将由大家分享，从而给整个人类带来和谐的影响。”