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人類登月又有大動作:歐洲欲建最大模擬月球基地

http://finance.sina.com   2018年11月04日 17:41   北京新浪網

  來源:中國科學報

  自1972年美國阿波羅登月計劃結束以來,再無人登上月球,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“大動作”。

  與德國航空航天中心(DLR)合作,他們將在位於科隆的歐洲航天局宇航中心建設一個模擬月球土壤和月球棲息地的新工程,作爲測試月球探索技術的“訓練場”,模擬環境將會盡可能精準地還原月球表面。

  該設施名爲“LUNA”,佔地超過1000平方米,有望成爲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。從技術上講,我相信在月球上行走是可行的。”今年48歲的德國籍歐洲宇航員馬蒂亞斯·毛雷爾很樂觀,他是這個百萬歐元工程的項目經理。

  人類走向深空的“中轉站”

  月球是離地球最近的一個天體,相距有38萬公里,具有豐富的礦產資源,人類要前往更遙遠的深空,月球是一個繞不開的“中轉站”。

  阿波羅計劃結束後,月球探索曾一度進入停滯期,不只是美國,世界上大多數國家似乎對月球失去了興趣。主要原因在於耗資巨大卻短時難有收益,此外,很多國家認爲,與其他亟待解決的問題相比,登月看起來並不是那麼緊迫的事情。

  去年12月,美國總統川普簽署太空政策指令,宣佈重返月球,承諾“把美國宇航局從近地軌道上的後勤活動中解放出來,代之以重新聚焦太空探索”,月球探索再度升溫。此後,美國宇航局鼓勵私人公司加速開發着陸技術,並計劃在未來5年內申請億萬美元資金支持。

  今年10月,歐洲空中客車防務與航天公司聯合美國藍色起源公司等發起了“月球競賽”的活動,鼓勵世界各地月球愛好者設計開發可持續性月球探索的關鍵技術。

  “經過近幾十年的發展,世界各國也都深刻認識到了月球的價值,月球探測的熱度已經回到了從前。”中國科協月球與深空探測全國首席科學傳播專家、中國科學院國家天文臺研究員鄭永春告訴《中國科學報》記者,與上世紀六七十年代緣於“空間競賽”而興起的探月高潮不同,今天的各種行爲都會更加理性,“一方面,我們更多地瞭解月球各方面特徵;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的目標和方向”。

  人類未來的目標是登陸火星,而火星距離地球最近也要5500萬公里。鄭永春表示,儘管空間站建設已經基本成熟,但由於壽命有限且維護成本高,月球是非常理想的中轉站,以及測試各種載人航天技術成熟度的訓練場,“如果不進行38萬公里的演練,我們沒有辦法走向更遙遠的深空” 。

  建設月球基地做什麼

  月球基地是人類在月球上建立的工作、生活、開展科學研究的區域,當前的月球基地建設還處於探討研究階段,主要的探索任務聚焦在“觀天、看地、測月”。

  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,相對地球來說,月球的地質結構更穩定,有利於精密的天文觀測。“特別值得一提的是,月球還有兩個優勢:一是月球南北兩極的永久陰影區溫度極低,某些地區只比絕對零度高二三十攝氏度,可以進行紅外天文觀測;二是月球背面是一片難得的寧靜區域,沒有任何人爲的無線電噪聲干擾,將能更靈敏地監聽來自宇宙深處的微弱電磁信號。”鄭永春說。

  看地,即觀測地球。當前,科學家已經有了各種高分辨率的衛星,但由於距離較近,很難看到地球全貌。而在月球上建立觀測站可進行全球大尺度的觀測,比如:地殼結構的起伏、地球表面植被和大氣層中成分的變化等。

  測月,則是研究月球本身。科學家認爲,地球與月球本爲同源,它們是在一次大碰撞中形成的兩個天體,有着極大的相似性。以月球爲參照,人類可以更好地瞭解地球的歷史和“滄海桑田”。

  未來要想在月球上長期生存,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需要解決的重要問題。

  首先是來自水的挑戰。10年前,科學家在月球兩極地區發現了固態冰凍水的痕跡,但並不確定有多厚,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。印度空間研究組織預計將於明年發射的“月船2號”探測器,以及俄羅斯預計將在2022年發射的“月球27號”探測器都瞄準了這些問題。

  “月球上豐富的鈦鐵礦資源可在一定條件下被氫氣還原,而反應生成的水也將可能成爲人類建立月球基地獲取水資源的重要途徑。”至於採取哪種方式,中科院地球化學所研究員劉建忠表示,要計算性價比。

  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,進而調整改變植物的礦物質和維生素成分組成。但這些成分如何變化、因何變化、最佳的種植環境等有待進一步研究。

  值得關注的是,月球粉塵是一個不起眼卻殺傷力極強的威脅。月球粉塵非常精細和鋒利,同時由於帶有電荷而具有非常大的粘力,不僅干擾工作,也會有致命危險。在歐洲航天局所建設的“LUNA”設施中,研究人員用4500萬年前艾費爾火山爆發產生的火山粉末製造月球塵埃替代品,希望更逼真地還原月球表面,推進問題的解決。

  商業航天助推技術升級

  探月工程週期長、投資費用高昂、技術難度大。毛雷爾表示:“如果沒有商業參與, 這將需要更長的時間才能實現。”

  今年9月18日,美國太空探索技術公司(SpaceX)宣佈,將於2023年把私人乘客送入月球軌道。日本收藏家、企業家前澤友作買下了首座飛船的所有座位,將帶着畫家、導演、音樂家等6到8名頂級藝術家共同開啓繞月之旅。

  “如果實現,說明商業航天公司是有技術能力的,將在建設月球基地方面發揮獨特作用。”鄭永春說。

  商業航天是未來航天事業發展的藍海。越來越多的私人企業進入航天產業鏈條中,在不同領域發力。諸如爲國際空間站提供貨物運輸服務的SpaceX公司、爲普通人提供太空旅館的比格羅宇航公司、研製小型運載火箭的中國商業火箭創業公司“藍箭”和“零壹空間”……

  據統計,2017年,太空產業收入達3480億美元,與化妝品行業的收入相差無幾,預計2040年可能增至1萬億美元。

  自2007年開始,美國宇航局開始自我革命,將逐步退出低軌道商業航天發射和運營市場,將這些具有潛在商業開發價值的領域讓位於私人航天公司。

  “哪怕不是建立月球基地,只是做月球旅行,或是在月球上設置一些科研設施,都會研發一些成本低廉、安全性高的新技術,推動人類探月事業的發展。”鄭永春表示,商業航天的優勢在於極強的利益驅動、敢於試錯、技術更新迭代快,有助於技術進步。

  同時,他也提到,商業航天發展的關鍵問題是要找到一個可持續的商業模式,“由於高風險、高投入,一旦失敗,找不到回報的路徑,企業就很難持續下去”。

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