韩扬眉

欧洲欲建最大模拟月球基地
2018-11-05 09:44

绘图:Maciej Rebisz

图片来源: ESA

■本报见习记者 韩扬眉

自1972年美国阿波罗登月计划结束以来,再无人登上月球,但在探索登月的道路上,人类从未停歇。这不,欧洲航天局近日又有了新的“大动作”。

与德国航空航天中心(DLR)合作,他们将在位于科隆的欧洲航天局宇航中心建设一个模拟月球土壤和月球栖息地的新工程,作为测试月球探索技术的“训练场”,模拟环境将会尽可能精准地还原月球表面。

该设施名为“LUNA”,占地超过1000平方米,有望成为有史以来最大的月球模拟工程。

“我希望能在退休前施展我的技能。从技术上讲,我相信在月球上行走是可行的。”今年48岁的德国籍欧洲宇航员马蒂亚斯·毛雷尔很乐观,他是这个百万欧元工程的项目经理。

人类走向深空的“中转站”

月球是离地球最近的一个天体,相距有38万公里,具有丰富的矿产资源,人类要前往更遥远的深空,月球是一个绕不开的“中转站”。

阿波罗计划结束后,月球探索曾一度进入停滞期,不只是美国,世界上大多数国家似乎对月球失去了兴趣。主要原因在于耗资巨大却短时难有收益,此外,很多国家认为,与其他亟待解决的问题相比,登月看起来并不是那么紧迫的事情。

去年12月,美国总统特朗普签署太空政策指令,宣布重返月球,承诺“把美国宇航局从近地轨道上的后勤活动中解放出来,代之以重新聚焦太空探索”,月球探索再度升温。此后,美国宇航局鼓励私人公司加速开发着陆技术,并计划在未来5年内申请亿万美元资金支持。

今年10月,欧洲空中客车防务与航天公司联合美国蓝色起源公司等发起了“月球竞赛”的活动,鼓励世界各地月球爱好者设计开发可持续性月球探索的关键技术。

“经过近几十年的发展,世界各国也都深刻认识到了月球的价值,月球探测的热度已经回到了从前。”中国科协月球与深空探测全国首席科学传播专家、中国科学院国家天文台研究员郑永春告诉《中国科学报》记者,与上世纪六七十年代缘于“空间竞赛”而兴起的探月高潮不同,今天的各种行为都会更加理性,“一方面,我们更多地了解月球各方面特征;另一方面,也是更重要的,我们要利用月球,这也是月球基地建设的目标和方向”。

人类未来的目标是登陆火星,而火星距离地球最近也要5500万公里。郑永春表示,尽管空间站建设已经基本成熟,但由于寿命有限且维护成本高,月球是非常理想的中转站,以及测试各种载人航天技术成熟度的训练场,“如果不进行38万公里的演练,我们没有办法走向更遥远的深空” 。

建设月球基地做什么

月球基地是人类在月球上建立的工作、生活、开展科学研究的区域,当前的月球基地建设还处于探讨研究阶段,主要的探索任务聚焦在“观天、看地、测月”。

观天,即探索宇宙。月球上空没有大气层,可以获得更高清的天文图像。此外,相对地球来说,月球的地质结构更稳定,有利于精密的天文观测。“特别值得一提的是,月球还有两个优势:一是月球南北两极的永久阴影区温度极低,某些地区只比绝对零度高二三十摄氏度,可以进行红外天文观测;二是月球背面是一片难得的宁静区域,没有任何人为的无线电噪声干扰,将能更灵敏地监听来自宇宙深处的微弱电磁信号。”郑永春说。

看地,即观测地球。当前,科学家已经有了各种高分辨率的卫星,但由于距离较近,很难看到地球全貌。而在月球上建立观测站可进行全球大尺度的观测,比如:地壳结构的起伏、地球表面植被和大气层中成分的变化等。

测月,则是研究月球本身。科学家认为,地球与月球本为同源,它们是在一次大碰撞中形成的两个天体,有着极大的相似性。以月球为参照,人类可以更好地了解地球的历史和“沧海桑田”。

未来要想在月球上长期生存,如何就地利用月球本身获取人类赖以生存所必需的资源,这也是月球基地建设需要解决的重要问题。

首先是来自水的挑战。10年前,科学家在月球两极地区发现了固态冰冻水的痕迹,但并不确定有多厚,也不确定其是与土壤混合还是以月球表面的冰层形式出现。印度空间研究组织预计将于明年发射的“月船2号”探测器,以及俄罗斯预计将在2022年发射的“月球27号”探测器都瞄准了这些问题。

“月球上丰富的钛铁矿资源可在一定条件下被氢气还原,而反应生成的水也将可能成为人类建立月球基地获取水资源的重要途径。”至于采取哪种方式,中科院地球化学所研究员刘建忠表示,要计算性价比。

食物获取的探索也有了新的想法。在月球上,宇航员将在白色和红色LED灯照射下的水中种植植物,进而调整改变植物的矿物质和维生素成分组成。但这些成分如何变化、因何变化、最佳的种植环境等有待进一步研究。

值得关注的是,月球粉尘是一个不起眼却杀伤力极强的威胁。月球粉尘非常精细和锋利,同时由于带有电荷而具有非常大的粘力,不仅干扰工作,也会有致命危险。在欧洲航天局所建设的“LUNA”设施中,研究人员用4500万年前艾费尔火山爆发产生的火山粉末制造月球尘埃替代品,希望更逼真地还原月球表面,推进问题的解决。

商业航天助推技术升级

探月工程周期长、投资费用高昂、技术难度大。毛雷尔表示:“如果没有商业参与, 这将需要更长的时间才能实现。”

今年9月18日,美国太空探索技术公司(SpaceX)宣布,将于2023年把私人乘客送入月球轨道。日本收藏家、企业家前泽友作买下了首座飞船的所有座位,将带着画家、导演、音乐家等6到8名顶级艺术家共同开启绕月之旅。

“如果实现,说明商业航天公司是有技术能力的,将在建设月球基地方面发挥独特作用。”郑永春说。

商业航天是未来航天事业发展的蓝海。越来越多的私人企业进入航天产业链条中,在不同领域发力。诸如为国际空间站提供货物运输服务的SpaceX公司、为普通人提供太空旅馆的比格罗宇航公司、研制小型运载火箭的中国商业火箭创业公司“蓝箭”和“零壹空间”……

据统计,2017年,太空产业收入达3480亿美元,与化妆品行业的收入相差无几,预计2040年可能增至1万亿美元。

自2007年开始,美国宇航局开始自我革命,将逐步退出低轨道商业航天发射和运营市场,将这些具有潜在商业开发价值的领域让位于私人航天公司。

“哪怕不是建立月球基地,只是做月球旅行,或是在月球上设置一些科研设施,都会研发一些成本低廉、安全性高的新技术,推动人类探月事业的发展。”郑永春表示,商业航天的优势在于极强的利益驱动、敢于试错、技术更新迭代快,有助于技术进步。

同时,他也提到,商业航天发展的关键问题是要找到一个可持续的商业模式,“由于高风险、高投入,一旦失败,找不到回报的路径,企业就很难持续下去”。

《中国科学报》 (2018-11-05 第3版 国际)

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网友评论
glaozed 2018-11-08 01:32
时间才是月球的身份真正证明
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