圖片來源： ESA

■本報(bào)見習(xí)記者 韓揚(yáng)眉

自1972年美國(guó)阿波羅登月計(jì)劃結(jié)束以來，再無(wú)人登上月球，但在探索登月的道路上，人類從未停歇。這不，歐洲航天局近日又有了新的“大動(dòng)作”。

與德國(guó)航空航天中心（DLR）合作，他們將在位于科隆的歐洲航天局宇航中心建設(shè)一個(gè)模擬月球土壤和月球棲息地的新工程，作為測(cè)試月球探索技術(shù)的“訓(xùn)練場(chǎng)”，模擬環(huán)境將會(huì)盡可能精準(zhǔn)地還原月球表面。

該設(shè)施名為“LUNA”，占地超過1000平方米，有望成為有史以來最大的月球模擬工程。

“我希望能在退休前施展我的技能。從技術(shù)上講，我相信在月球上行走是可行的。”今年48歲的德國(guó)籍歐洲宇航員馬蒂亞斯·毛雷爾很樂觀，他是這個(gè)百萬(wàn)歐元工程的項(xiàng)目經(jīng)理。

人類走向深空的“中轉(zhuǎn)站”

月球是離地球最近的一個(gè)天體，相距有38萬(wàn)公里，具有豐富的礦產(chǎn)資源，人類要前往更遙遠(yuǎn)的深空，月球是一個(gè)繞不開的“中轉(zhuǎn)站”。

阿波羅計(jì)劃結(jié)束后，月球探索曾一度進(jìn)入停滯期，不只是美國(guó)，世界上大多數(shù)國(guó)家似乎對(duì)月球失去了興趣。主要原因在于耗資巨大卻短時(shí)難有收益，此外，很多國(guó)家認(rèn)為，與其他亟待解決的問題相比，登月看起來并不是那么緊迫的事情。

去年12月，美國(guó)總統(tǒng)特朗普簽署太空政策指令，宣布重返月球，承諾“把美國(guó)宇航局從近地軌道上的后勤活動(dòng)中解放出來，代之以重新聚焦太空探索”，月球探索再度升溫。此后，美國(guó)宇航局鼓勵(lì)私人公司加速開發(fā)著陸技術(shù)，并計(jì)劃在未來5年內(nèi)申請(qǐng)億萬(wàn)美元資金支持。

今年10月，歐洲空中客車防務(wù)與航天公司聯(lián)合美國(guó)藍(lán)色起源公司等發(fā)起了“月球競(jìng)賽”的活動(dòng)，鼓勵(lì)世界各地月球愛好者設(shè)計(jì)開發(fā)可持續(xù)性月球探索的關(guān)鍵技術(shù)。

“經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，世界各國(guó)也都深刻認(rèn)識(shí)到了月球的價(jià)值，月球探測(cè)的熱度已經(jīng)回到了從前。”中國(guó)科協(xié)月球與深空探測(cè)全國(guó)首席科學(xué)傳播專家、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員鄭永春告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，與上世紀(jì)六七十年代緣于“空間競(jìng)賽”而興起的探月高潮不同，今天的各種行為都會(huì)更加理性，“一方面，我們更多地了解月球各方面特征；另一方面，也是更重要的，我們要利用月球，這也是月球基地建設(shè)的目標(biāo)和方向”。

人類未來的目標(biāo)是登陸火星，而火星距離地球最近也要5500萬(wàn)公里。鄭永春表示，盡管空間站建設(shè)已經(jīng)基本成熟，但由于壽命有限且維護(hù)成本高，月球是非常理想的中轉(zhuǎn)站，以及測(cè)試各種載人航天技術(shù)成熟度的訓(xùn)練場(chǎng)，“如果不進(jìn)行38萬(wàn)公里的演練，我們沒有辦法走向更遙遠(yuǎn)的深空” 。

建設(shè)月球基地做什么

月球基地是人類在月球上建立的工作、生活、開展科學(xué)研究的區(qū)域，當(dāng)前的月球基地建設(shè)還處于探討研究階段，主要的探索任務(wù)聚焦在“觀天、看地、測(cè)月”。

觀天，即探索宇宙。月球上空沒有大氣層，可以獲得更高清的天文圖像。此外，相對(duì)地球來說，月球的地質(zhì)結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，有利于精密的天文觀測(cè)。“特別值得一提的是，月球還有兩個(gè)優(yōu)勢(shì)：一是月球南北兩極的永久陰影區(qū)溫度極低，某些地區(qū)只比絕對(duì)零度高二三十?dāng)z氏度，可以進(jìn)行紅外天文觀測(cè)；二是月球背面是一片難得的寧?kù)o區(qū)域，沒有任何人為的無(wú)線電噪聲干擾，將能更靈敏地監(jiān)聽來自宇宙深處的微弱電磁信號(hào)。”鄭永春說。

看地，即觀測(cè)地球。當(dāng)前，科學(xué)家已經(jīng)有了各種高分辨率的衛(wèi)星，但由于距離較近，很難看到地球全貌。而在月球上建立觀測(cè)站可進(jìn)行全球大尺度的觀測(cè)，比如：地殼結(jié)構(gòu)的起伏、地球表面植被和大氣層中成分的變化等。

測(cè)月，則是研究月球本身�？茖W(xué)家認(rèn)為，地球與月球本為同源，它們是在一次大碰撞中形成的兩個(gè)天體，有著極大的相似性。以月球?yàn)閰⒄眨�人類可以更好地了解地球的歷史和“滄海桑田”。

未來要想在月球上長(zhǎng)期生存，如何就地利用月球本身獲取人類賴以生存所必需的資源，這也是月球基地建設(shè)需要解決的重要問題。

首先是來自水的挑戰(zhàn)。10年前，科學(xué)家在月球兩極地區(qū)發(fā)現(xiàn)了固態(tài)冰凍水的痕跡，但并不確定有多厚，也不確定其是與土壤混合還是以月球表面的冰層形式出現(xiàn)。印度空間研究組織預(yù)計(jì)將于明年發(fā)射的“月船2號(hào)”探測(cè)器，以及俄羅斯預(yù)計(jì)將在2022年發(fā)射的“月球27號(hào)”探測(cè)器都瞄準(zhǔn)了這些問題。

“月球上豐富的鈦鐵礦資源可在一定條件下被氫氣還原，而反應(yīng)生成的水也將可能成為人類建立月球基地獲取水資源的重要途徑。”至于采取哪種方式，中科院地球化學(xué)所研究員劉建忠表示，要計(jì)算性價(jià)比。

食物獲取的探索也有了新的想法。在月球上，宇航員將在白色和紅色LED燈照射下的水中種植植物，進(jìn)而調(diào)整改變植物的礦物質(zhì)和維生素成分組成。但這些成分如何變化、因何變化、最佳的種植環(huán)境等有待進(jìn)一步研究。

值得關(guān)注的是，月球粉塵是一個(gè)不起眼卻殺傷力極強(qiáng)的威脅。月球粉塵非常精細(xì)和鋒利，同時(shí)由于帶有電荷而具有非常大的粘力，不僅干擾工作，也會(huì)有致命危險(xiǎn)。在歐洲航天局所建設(shè)的“LUNA”設(shè)施中，研究人員用4500萬(wàn)年前艾費(fèi)爾火山爆發(fā)產(chǎn)生的火山粉末制造月球塵埃替代品，希望更逼真地還原月球表面，推進(jìn)問題的解決。

商業(yè)航天助推技術(shù)升級(jí)

探月工程周期長(zhǎng)、投資費(fèi)用高昂、技術(shù)難度大。毛雷爾表示：“如果沒有商業(yè)參與, 這將需要更長(zhǎng)的時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)。”

今年9月18日，美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX）宣布，將于2023年把私人乘客送入月球軌道。日本收藏家、企業(yè)家前澤友作買下了首座飛船的所有座位，將帶著畫家、導(dǎo)演、音樂家等6到8名頂級(jí)藝術(shù)家共同開啟繞月之旅。

“如果實(shí)現(xiàn)，說明商業(yè)航天公司是有技術(shù)能力的，將在建設(shè)月球基地方面發(fā)揮獨(dú)特作用。”鄭永春說。

商業(yè)航天是未來航天事業(yè)發(fā)展的藍(lán)海。越來越多的私人企業(yè)進(jìn)入航天產(chǎn)業(yè)鏈條中，在不同領(lǐng)域發(fā)力。諸如為國(guó)際空間站提供貨物運(yùn)輸服務(wù)的SpaceX公司、為普通人提供太空旅館的比格羅宇航公司、研制小型運(yùn)載火箭的中國(guó)商業(yè)火箭創(chuàng)業(yè)公司“藍(lán)箭”和“零壹空間”……

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年，太空產(chǎn)業(yè)收入達(dá)3480億美元，與化妝品行業(yè)的收入相差無(wú)幾，預(yù)計(jì)2040年可能增至1萬(wàn)億美元。

自2007年開始，美國(guó)宇航局開始自我革命，將逐步退出低軌道商業(yè)航天發(fā)射和運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)，將這些具有潛在商業(yè)開發(fā)價(jià)值的領(lǐng)域讓位于私人航天公司。

“哪怕不是建立月球基地，只是做月球旅行，或是在月球上設(shè)置一些科研設(shè)施，都會(huì)研發(fā)一些成本低廉、安全性高的新技術(shù)，推動(dòng)人類探月事業(yè)的發(fā)展。”鄭永春表示，商業(yè)航天的優(yōu)勢(shì)在于極強(qiáng)的利益驅(qū)動(dòng)、敢于試錯(cuò)、技術(shù)更新迭代快，有助于技術(shù)進(jìn)步。

同時(shí)，他也提到，商業(yè)航天發(fā)展的關(guān)鍵問題是要找到一個(gè)可持續(xù)的商業(yè)模式，“由于高風(fēng)險(xiǎn)、高投入，一旦失敗，找不到回報(bào)的路徑，企業(yè)就很難持續(xù)下去”。