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月球君,我们又回来了,而且不走了哟!

来源: 大科技杂志社 2023-07-01 23:05:30

1969年,人类首次成功登陆月球,并在接下来的3年里,将12人成功送上了月球,你们出生得太晚,错过了人类与月球首次亲密接触的事件。但下一次,你们将不会错过,因为,5年后,即2024年,美国宇航局将再次将人类送上月球;再过大约10年,中国也将进行载人登月。科技在这半个多世纪里如火箭般发展,半个世纪之后的载人登月会给我们带来什么惊喜呢?

个人的一小步,人类的一大步


(资料图片仅供参考)

1969年7月16日,当登月宇航员阿姆斯特朗行走在月球表面时,说出了“这是个人的一小步,却是人类的一大步”这一金句,人类前往外星球的梦想终于实现。

阿波罗载人航天计划从1961年就开始了,阿波罗11号是首次登月成功的航天器,历时8天多,绕行月球30周,在月表停留21个多小时。驾驶该航天器的阿姆斯特朗和奥尔德林是首次成功登月的宇航员。他们在月球表面活动了两个半小时,使用钻探取得了月芯标本,还采集了22千克的月表岩石标本。

从1969年到1972年,共有6次登月成功,12名宇航员进行了月表行走,最长的行走时间约为18个半小时,总共带回了千克的月球岩石标本,但同时也在月球表面留下了很多人类物品,如相机、靴子、人类垃圾,甚至粪便。这些人类物品,尤其是粪便中的微生物会发生怎样的变化,将成为将来月球探索任务的一个关注点,以研究月球环境对生命的影响。

中国“嫦娥奔月”

在中国传说中,嫦娥本是后羿之妻。后羿是射下9个太阳的英雄,天宫太后西王母因此赐给他不老仙药,以赞其功。但后羿不舍得吃,交由妻子嫦娥保管。后羿有个门徒觊觎(jì yú)仙药,逼嫦娥交出仙药,嫦娥情急之下自己吞下仙药,之后向天飞升至月亮之上。

中国自2003年启动“嫦娥奔月”计划,就是喻意将实现载人登月,载人登月的时间定在21世纪30年代。而在此之前,月球探测一直在进行,为载人登月做准备。

到目前为止,已经有5个嫦娥号探测器成功完成月球探测任务,有的只是做环月飞行,有的在月球表面登陆,有的还携带了玉免号巡视器对月表进行了探索。其中最令全球瞩目的一次是在嫦娥4号在月球背面登陆,这是全球首次月背成功登陆。

最令人遐想的是,嫦娥4号还携带了月球微生态系统,一个18厘米长的密封圆柱形容器中装进了各种植物种子、酵母、昆虫卵,一台微型摄像机不断观察这些生物的变化过程。其中棉花种子还发了芽,但不久就在月球寒冷的夜晚中冻死了。其他动植物则完全没有生命萌发的迹象。虽然这次失败了,但后续与生命有关的实验还将继续,这将为研究人类如何在月球上建立基地提供各种数据。

接下来,嫦娥5号、6号、7号、8号等将会陆续登月,为载人登月并在月球建立基地做准备。

最近的载人登月就在5年后

美国宇航局的载人登月计划定在了2024年。50年前,也是美国宇航局首次将人类送上月球,又成功将宇航员安全送回地球。

他们5年后的登月计划中,第一批宇航员初步仍然定为两名,但其中有一名女性宇航员,她将成为第一个登月的女性。

此次运送宇航员的火箭属于美国宇航局最新的“太空发射系统”,其载荷超过全球任何一支火箭,因为它的使命不仅是载人登月,还包括载人登陆火星,这些任务需要超乎寻常的燃料和物资携带量。

此次的宇航员乘坐的航天器是猎户座飞船,空间最多可容纳6名宇航员。猎户座飞船的安全性比阿波罗提升了10倍。大家最不愿意看到的就是宇航员在航天事故中丧生,1967年,预备登月的太空船阿波罗1号就在一次测试中发生火灾,瞬间导致三名宇航员丧生。

两名宇航员将在猎户座飞船中度过几天的旅程,他们会把信息实时传送到指挥控制中心,以便实时监控飞船的状态。与地球相隔如此遥远,宇航员要与地球联系,GPS(全球定位系统)已经不管用了,这一工作由“深空网络”来实现,它由三个地面站组成,分布在地球的三个位置,以保证至少有一台能接收到来自深空卫星或飞船的信息。

在月球上留下来

21世纪的载人登月计划将比20世纪的复杂得多,不是单纯地踏足月球,而是要留在月球。

在半个世纪的月球探索中,科学家一直推论月球上存在大量冰,就在2018年,科学家发现了确凿的证据,证明月球南北两极分布着大量水冰,尤其是南极的水冰比较集中。这意味着月球可以提供水源。而水是非常重要的资源,人类需要水维持生存;水可以分解出氢,而氢是可以提供动力的重要燃料。我们都知道水挺重的,如果从地球运水,那运输成本太昂贵了,而从月球获取水资源,使太空探索的可能性又增大了许多。

月球上除了水,矿藏更是超级丰富,不仅含有地球上所有的元素,还有另外6种地球上没有的元素;同时,人类常用的17种元素在月球上比比皆是,还非常容易开采。有了这些资源,既可以补充地球所需,还可以在月球上就地建造各种设备和建筑,省去运输成本。

为了能够获得这些资源,必须对月球有更加清晰的了解,因此,科学研究仍然是登月后最重要的任务。

除此之外,一旦月球上建立了人类基地,星际旅游将成为可能。很多有钱人腻味了出国游,月球将成为他们的下一个旅游目的地。旅游业将为月球基地收获资金,以供月球探索持续进行。

去月球,先去“月球门户”

为了有效地研究和利用月球,美国宇航局计划在月球轨道上建立“月球门户”,类似于高速公路上的服务站,宇航员可以便利地在月球和月球门户之间往返,这里可以供他们歇脚、准备月球旅行和进行科研。像国际空间站一样,地球会派飞船运送食物、燃料、设备和其他生活物资,供月球探索之需。月球门户可以转移到月球的其他轨道上,在月球的不同地点进行更广泛的研究。

预计从2022-2026年,火箭会将月球门户的各部件分5到6次发射到月球轨道,月球门户将在太空中陆续组装完成。美国宇航局还会为月球门户制定标准,任务国家或私人公司如果想利用月球门户进行月球探索,只要按照这个标准制造实验设备、航天器,发射后都可以与月球门户无缝对接。

从月球到火星

月球并非人类的最终目的地,人类的近期野心是载人登陆火星。对月球探索和开发所进行的所有尝试,也是一场对火星探索进行的预备演习。一旦月球探索和开发成功,登陆火星的任务将全面开展。根据美国宇航局的计划,载人登陆火星的目标将于2030年实现。如果计划果真实现,你们将是人类首次踏足地外行星的见证者。

这一切看起来就像科幻电影中的情节,不过,就在人类首次登月的10多年前,人们还把登月视为童话里的魔法,把研究火箭的科学家称为疯子。今天,科技已经飞速发展,人类制造的奇迹随处可见,你还会轻易地表示不相信人类可以登上火星吗?

月球的土地可以买卖吗?

现在有好几家公司居然在出售月球土地,难道月球是他们的吗?月球肯定不是某个人的,而是属于整个地球,是地球生命无可或缺又独一无二的资源,国际间已经签署了《月球协定》,指明它不属于任何国家、任何企业或任何其他团体。因此,按理说,月球土地是不能买卖的。

但一旦人类可以在月球建立基地,那是不是像在地球上一样,谁先占有土地谁就先拥有呢?事实上似乎确实如此,哪个国家科技力量强大,就能够获得最多的资源。

没有月球,就没有生命

月球不仅是太空中地球最近的邻居、夜晚最亮的星体,最重要的是,如果没有月球,地球生命将不会存在;如果失去了月球,地球将不复以往。

据主流观点,月球形成于46亿年前的一次行星撞击,一颗火星大小的行星与地球相撞,一般来说,地球会因此被毁灭,但奇迹发生了,地球不仅得已继续存在,撞裂的物质还给地球重组出了一个伴侣——月球。而月球的出现,为生命的诞生带来了可能。

有了月球,地球才有四季和稳定的气候,地球引力稳定了地球的倾斜角度,保证了每6个月,南北半球分别得到较多的直射阳光。如果月球消失,地球就会开始摇摆,倾斜角度每几百万年就会在0到85度之间改变一次;四季轮回将不复存在,同时会出现一些长期极热或极寒的地带;85%的哺乳动物和70%的植物物种可能会灭绝。

月球的引力使地球的水体出现频繁的潮汐现象,科学家认为这是生命出现的重要条件,至少加速了生命的形成。涨潮和退潮使沿海地区既有高盐分,又经常干涸,科学家认为,正是这种环境为生命提供了诞生的摇篮。在月球出现的大约5亿年之后,最早的生命体形成了,

到了今天,潮汐的周期变长了,潮汐也不会产生新的生命,但它仍交换着重要的营养物质,维系着海洋的生物多样性。除此之外,很多动物都通过月球周期来定位或导航。

月球还使地球的自转速度受到牵制而变慢,如果没有月球,地球的自转速度会加快,地球上的一天将只有大约8小时。地球自转加快还会影响大气,风速会增加,飓风会比现在的破坏力强几倍。

月球还是地球的保护者。月球表面16%的面积被大大小小的环形山所覆盖,在晴朗的夜空,满月的时候,我们甚至用肉眼都能看到它们。这些环形山都是被小行星撞击而形成的陨石坑,如果不是月球挡着,这些小行星可能会撞到地球上。从这些陨石坑推测,科学家发现有5430次撞击可以对地球造成毁灭性的后果。最强烈的一次撞击发生在月球南极,这是已知最大的陨石坑,直径2400千米,深13千米。

不过,地月系统的平衡不会永远保持下去,因为月球正渐渐远离地球。将月球推入太空的离心力大于地球引力。尽管如此,我们也不用着急,按目前的速度(厘米/年),要到几十亿年后,月球才会真正离去,而到那时,越来越热的太阳早已使地球生命全部灭绝了。

在月球上开矿

如果在月球上开矿,会影响地月系统的平衡吗?

月球质量为73万亿吨,通过粗略计算,如果每天移走1吨,也要花亿年才消耗掉月球总质量的1%。而这点消耗还不足够使月球轨道或者地球潮汐发生改变。

月球上的重要矿藏

氦-3是宇宙间最清洁的能源之一,它可能在未来的能源发展中发挥越来越重要的作用,特别是作为核聚变反应堆的能源。氦-3在地球上非常稀有,而在月球表面,氦-3非常丰富,足够人类使用1000年。

稀土金属

智能手机、电脑和医疗器械上常用到17种元素,这些元素是新兴科技必不可少的。全球范围内,这些元素中的大约90%来自中国,然而,专家称,这些藏量只够人类使用15~20年。月球上丰富的藏量给人类科技的持续发展带来了新的希望。

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