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前言
最近,意大利根据对月球的探测结果,公开了一条消息:
在阿波罗宇宙飞船着陆点附近,有一段“静海”区域。
研究人员在该区域发现了一个坑洞,并认为坑洞具有隔绝月球表面恶劣气候的功能。
也就是说,如果人类登上月球,此地是可以作为居住据点长期使用。
这条消息马上得到各国航天部门的关注,新一轮登月竞赛正在悄然酝酿。
人类登月史
月球是围绕地球转动的天然卫星。
在人类的历史上,我们的祖先曾整夜整夜地抬头仰望天空,想象着关于月球的故事。
没有人知道月球到底是什么,所以人人都想看清月球的真实模样。
古人只能靠丰富的想象力描绘月球的样貌,到了冷战阶段,人类才真正踏上月球。
19世纪50年代,美苏两国从核竞争转为航天竞争。
靠着强大的军事储备和尖端技术,苏联在1957年成功发射了一颗人造卫星,跨出了人类航天事业的第一步。
随后,美国总统肯尼迪认为苏联在这一领域的成就,已经威胁到了美国的地位,于是在一次演讲中高呼:
我们要登月!
然而在这场演讲后的几年时间里,苏联率先一步,将一艘无人飞船送往月球,再次创造了历史。
面对苏联连续不断的新成果,美国航空航天局实施了一项阿波罗计划,并从40万人中挑选了3名可堪大任的宇航员,作为此次登月的人选。
1969年,美国宇航员阿姆斯特朗成功登上月球,并说出了足以载入史册的一句话:
个人一小步,人类一大步。
此举创造了人类登月的历史,也让我们探索月球的梦想成为可能。
有了苏联和美国在航天领域的尝试,其他国家也陆陆续续认识到航天事业的重要性,加大了在这方面的投入。
2013年,我国嫦娥三号登月成功,成为继美苏之后,第三个登陆月球的国家。
10年后,印度也完成了这一目标。
印度的成功极大刺激了日本,随后在2024年,日本的无人探测器登陆月球,成为全球第五个登陆月球的国家。
从这个趋势来看,各国在航天领域的竞争正在加大力度,航天事业的蓬勃发展,势必会掀起一波长久的科技狂潮。
2024年5月,我国嫦娥六号探测器进入太空,并顺利在月球背面着陆。
这不是我国第一次登月,但却是极为特殊的一次。
此次探测不只是我国对月球的一次探索,法国、欧空局、意大利、巴基斯坦的探月工具也随着嫦娥六号进入月球,并协同对月球背面进行了详细的探测。
就在这次探测结束不久,意大利发现了一个能够阻绝恶劣环境,相对宜居的坑洞。
这则消息打破了人们对月球的刻板印象,人类进入月球生活的幻想,似乎不再那么虚无缥缈。
月球上的资源
冷战时期,美苏两国的军事力量空前强大,核武器的过分开发,严重影响了国际和平。
在这种情况下,美国和苏联才将军事竞争转为太空领域。
但是在当时,人们还没有认识到探索月球的实际意义。
甚至当美国宇航员真正踏上月球时,得到的依然是大多数人的不理解。
1970年,美国登月计划顺利完成,然而探索太空的目标远未实现。
在新的计划还没完全落实期间,赞比亚的一名修女写信给美国宇航局工作人员,质问他们:
为什么宁愿花费数十亿美元投入到探索火星的工程,也不将这笔钱用来解决孩子们的温饱。
站在修女的角度,孩子们需要被拯救,而火星暂时不需要。
美国宇航局工作人员的回复是:
探索火星确实不能带来温饱,而且失败的概率很大,但是它却能催生出新的技术。
一旦这些技术投入到生活中,得到的收益将是原始投入的好几倍。
从短期来看,解决温饱可以提高人们的幸福感。
但是从长远来说,探索宇宙而不断优化的技术,将造福于世世代代。
2010年,美国总统奥巴马在21世纪太空探索大会上表示,如果我们不能在追求与发现的道路上努力前进,那便是放弃了未来。
所以,各国探索宇宙的真正原因,与人类文明有着密切的关系。
当然,航天一直都是非常烧钱的行业,目前只有少数国家既有技术也有足够的资金支持此项事业。
在过去的几十年里,虽然技术确实进步了,可如果只是单纯地将钱砸在技术上,那么前期的损失也太大了。
总得多几个利益驱动点,支撑着人类坚定不移的探索宇宙。
获取太空资源,就是一个重要的利益点。
火星上有资源,月球上也有资源,与火星相比,更近的月球才是目前的最佳探索对象。
1969年到1972年,美国先后将12名宇航员送至月球,并带回来381.7千克月球样本。
通过这些样本,我们了解到了月球的形成过程,这对科学家推测月球资源有很重要的意义。
地球刚形成时,月球还没有出现。
后来一颗名为“忒伊亚”的小行星撞击地球,一部分进入地球内部,其余部分与被撞击的地幔一起飞溅而出,慢慢形成了月球。
也就是说,月球的土壤环境与地球有相似之处,但又不完全一样。
根据苏联和美国得到的月表矿物样本结果,科学家们从中解析出了水冰、氦-3、钛铁矿、克里普岩等多种珍贵的资源。
以氦-3为例,这种气体属于清洁能源,具有高效、安全等优点。
目前地核中也存在氦-3,只是存量并不高,开采手段也不成熟。
加上地球资源正在枯竭以及地形地貌复杂等因素,当下人们对氦-3的应用也只停留在猜想与尝试阶段。
与地球上稀少的氦-3不同,月球中的存量相当大。
如果我们能在月球中开采大量氦-3并运回地球,那么便多了一种可使用的清洁能源,同时人类在探索宇宙的过程中,也多了一种优质能源。
较为传统的氦-3分离方式有两种,分别是气体扩散和气体离心两种方式。
我国科学家则在2022年得到的月壤样本中,通过机械破碎法成功分离出氦-3,实现了科学领域的一个突破。
对此,日本《外交学者》杂志曾发文表示:
现在很多国家都在为第四代核武器寻找关键的氦-3材料,这种特殊的物质或许会改变世界格局,谁拥有了提取氦-3的技术,谁就有成为世界新霸主的机会。
可见提取氦-3的意义重大,这也是各国争先登陆月球的一个重要原因。
除了氦-3,月球上稀土元素的储量大概在225亿吨~450亿吨之间,远高于地球上的已知储量,50亿吨的铀储量也是地球上远不能比的。
月球只有地球的1/49,但蕴含着丰富的宝藏,如果拥有开采月球资源的能力,或许真的可以造福全人类。
当然,目前我们对月球的开采话题还很保守。
一方面是在月球资源分配方面需要继续调整。
另一方面,是我们还没有掌握高效采集月球资源的技术。
根据《光明日报》文章介绍,月球上的环境较为极端,我们不可能找一个登陆点直接进行勘测。
而是要从选址开始考虑,提前进行模拟测试,找到合适的勘测方案,再有针对性的研发必备的工具。
这期间要考虑到小重力、超真空、极端温度、月震、陨石冲击、辐射等复杂问题。
另外,每次运输资源的成本也是十分高昂的,科学家给出的数据是5万美元/千克~9万美元/千克。
而在这背后,无人机设备的研发、智能系统的构建、开采设备的协同作业等,也是十分消耗人力和财力的。
如果说登陆月球是人类史上的壮举,那么如何突破层层障碍,顺利开采月球资源,更称得上是改变人类命运的大事。
登月梦的背后工作
人类的梦想是永无止境的,这点在探月方面表现得尤为明显。
几乎是所有国家都希望能获得月球资源,避免在未来的发展中掉队。
但这个过程何其艰难,即使曾经有过成功案例,也不一定能一直延续下去。
美国是世界上唯一一个实现载人登陆月球的国家,但是在几十年后,他们的载人登月计划却一再受阻,甚至连普通的载人航天工程也遇到了意料之外的问题。
2024年6月6日,两名美国宇航员前往国际空间站,由于飞船推进器出现问题,被迫滞留在太空。
美国原定于6月14日安排两名宇航员返航,但是时间一天天过去了,时至今日依然没有结果。
或许是产业结构的改变,影响了美国的太空之旅,但不管怎么说,载人登月已经成了全球航天工作者们面临的难题。
既然载人登月工程短期内无法实现,那么同样能采集月壤的无人探测器,就显得特别重要了。
6月25日,嫦娥六号探测器带着月背土壤样本返回地球,引起全球轰动。
在过往的历史中,各国探测器只能采集到月面土壤,而对月背土壤一无所知。
嫦娥六号的成功着陆,标志着人类对月球的探索步入了新的高度,同时也代表我们离开发月球资源又近了一步。
嫦娥六号返回地球后不久,意大利学者公布了一条惊人的发现:月球上有适宜人类居住的区域。
这块区域位于美国宇航员登陆地400公里外,是一处深130米以上、宽约45米、长30米至80米的洞穴。
研究人员表示,这可能是月球火山活动留下来的洞穴,因其中特殊结构,可以隔绝月球表面的恶劣环境,成为人类登月后的栖息地。
通过进一步研究和发掘,这类坑洞陆陆续续被发现,总数超过了200个。
也就是说,只要再次实现载人登月的壮举,这些坑洞将起到极为重要的作用。
7月14日《南华早报》称,我国科学家提出了一项在月球设置通信卫星的思路。
这意味着我国在通信导航方面的布局,已经从地球延伸至月球,对我国开发月球资源有非常大的帮助。
目前世界上的通讯卫星系统有美国的GPS,欧洲的伽利略,俄罗斯的格洛纳斯以及我国的北斗。
20世纪,我国没有自己的卫星系统,只能依靠美国的GPS系统定位,所以屡次遭到卡脖子。
如今,我国的北斗系统已经顺利研制成功,并快速在全球多数地区完成搭建,真实实力完全能与美国的GPS相提并论。
在拥有深厚技术沉淀与良好的社会反馈下,再将技术成熟的北斗导航延伸至月球,将进一步保障我国探月工程的安全与稳定。
关于对月卫星系统的搭建,研究团队将主要精力放在中继通信、月面导航、星座建设、维护成本等方面。
预计将在近月区域放置21颗卫星,为我国探月提供长期、高精准度的导航。
当然,想实现这个目标并非想象中那么容易。
美国早早的布局对月卫星系统,到现在都没有建立起地理坐标系统,可见原本在地球上形成的定位标准,并不完全适用于月球。
从某种角度来说,谁能尽快搭建好卫星系统,谁就在探索月球资源的进程中抓住更多优势。
总结:
与古人望月遐想不同,我们真正通过科技的力量,实现了与月球零距离对话。
它不只是那个承载了游子和爱侣浓浓情意的虚幻象征,更是充满了宝藏般珍贵资源的星球。
在新的时代,人类对月球的探索正持续加速,各国的航天竞争你追我赶。
这一切看似有些科幻,不过在人类历史上,每一次新的变革,都如梦似幻一般出人意料。
参考资料:
《我们为什么要探月》科技日报
《月球巨坑中发现地下洞道:人类月球基地、太空采矿理想场所》澎湃新闻
《面临“月球时间”难题,潜藏“国际标准”之争,多国布局月球导航系统》环球时报
《走,到月球采矿去》光明日报