人们对载人登月兴趣重燃。这次可能成真

三月 26 日,美国副总统彭斯在阿拉巴马州亨茨维尔市的美国太空火箭中心 (US Space & Rocket Centre) 发表讲话,表示正「采取任何必要手段」,让美国宇航员重返月球的时间提前。此前定下的截止期限是 2028 年,现在则是 2024 年。之后,5 月 13 日,美国国家航空航天局 (以下简称 NASA) 局长吉姆·布里登斯廷 (Jim Bridenstine) 给这个重新注入活力的项目起了个名字——「阿耳忒弥斯」(Artemis,阿波罗的孪生姐姐,古希腊神话中的月亮女神)。接下来,7 月 10 日,布里登斯廷把长期管理载人航天项目的两名 NASA 官员调至其他岗位。他在内部备忘录中写道:「为迎接挑战,我决定调整『人类探索和行动任务委员会 (HEO)』的领导层。」

这一切发生的时间绝非机缘巧合。7 月 21 日是尼尔·阿姆斯特朗 (Neil Armstrong) 登月 50 周年纪念日。当年此时,在最早的登月项目的最高潮时刻,他走出阿波罗 11 号的「鹰」号登月舱,迈出了人类的「一小步」,踏上了月球「宁静海」的表面,口齿不清地说出了那句名言。41 个月后美国关闭了登月计划,此后重启该项目的努力都流于空谈。而这次「阿耳忒弥斯」却似乎是动了真格的。一方面,假如彭斯和他的上司特朗普在 2020 年再次当选,那么「阿耳忒弥斯」 登月将如愿发生在他们的第二个任期内。另一个有利方面是,「阿耳忒弥斯」正重新利用从先前的项目中挽救回来的理念,特别是由小布什于 2005 年开启但五年后被奥巴马取消的「星座计划」(Constellation)。

村民

「阿耳忒弥斯」并不孤独。在登月方面大有群情涌动之势。中国国家航天局虽不像彭斯那样急切,但也在计划载人登月,时间定在 2035 年。欧洲、印度、日本和俄罗斯等国的航天机构则纷纷计划向月球发射机器人探测器。私营企业也想分享荣光。在欧洲空间局局长约翰-迪特里希·沃纳 (Johann-Dietrich Wörner) 看来,这些探月行动带有一种社群感,形成了他所说的「月球村」。

有些人甚至还会更进一步,把这个村落由比喻变为现实。美国著名的载人航天倡导者罗伯特·祖布林 (Robert Zubrin) 等人认为,这次的登月行动应该不会像「阿波罗」项目那样浅尝辄止却又煽情渲染。从一开始,目标就应该是建立一个月球基地。

航天工程师祖布林在《奔向太空》(The Case for Space) 一书中勾画出了一幅蓝图,认为月球基地很快就可建成。基地将位于月球的一个极地,那里的山顶几乎一直受阳光照射,可以建造太阳能电厂,而永久黑暗的撞击坑内则有数十亿年来因彗星撞击形成的水冰,可用作饮用水源。若用山顶电厂的发电来电解这些水的分子,还可产生氧气供人类呼吸,并产生氢气和更多氧气作为火箭燃料。

祖布林粗略计算出,开发建造他设想的月球基地将耗资约 70 亿美元,耗时七年,此后每年还需 2.5 亿美元的维护费用。然而,NASA 另有计划。虽然「阿耳忒弥斯」确实需要某种基地,但不会建在月球上。它将是一个间歇有人入驻的月球轨道空间站,叫做「月球轨道平台—门户」(Lunar Orbital Platform—Gateway, 以下简称「门户」。 如一位画家在下图描绘的,空间站准备与补给船对接)。

昨日展望明天

「阿耳忒弥斯」就将这样运作。其载人舱「猎户座」(Orion) 是已废弃的「星座计划」中设计的飞船的改版。同样,将运载「猎户座」升空的火箭「太空发射系统」(Space Launch System,以下简称 SLS) 也是「星座计划」中的重型运载火箭战神五号 (Ares V) 的缩减版。「猎户座」的目的地将是「门户」空间站。四名宇航员中的两人将留在空间站内,另外两人将乘坐专门的月球穿梭飞船降落到月球表面,执行任务,然后返回「门户」,再返回地球。之后空间站将无人值守,直至下一次宇航员到来。

布里登斯廷表示,未来五年 NASA 的这一项目还需要 200 到 300 亿美元的预算,如果国会批准 (变数很大),「猎户座」、SLS 和月球穿梭飞船都可以按彭斯的时间表准备就绪并进行测试。然而,「门户」存在一个小问题:其现有计划涉及国际空间站 (ISS) 的所有合作伙伴,除了美国,还有欧洲、俄罗斯、日本和加拿大。

「门户」的首个模块计划于 2022 年发射,后续的部分将通过商业公司和 SLS 发射,直至 2028 年完成。也就是说,当「猎户座」在 2024 年载着登月宇航员到达「门户」时,对接的是仅部分完工的空间站。官方尚未公布「门户」项目的成本,但鉴于国际空间站 1500 亿美元的造价,月球空间站的成本应该不会低于数百亿美元。这么算来,祖布林的方案就显现出了吸引力。

向东看

与目前在 400 公里高空的绕地轨道上运行的国际空间站一样,「门户」的建造也明确地把中国排除在外。美国法律禁止 NASA 与中国合作,这令曾任中科院国家空间科学中心主任、现任政府顾问的吴季感到遗憾。

吴季表示,事实上,未来十年中国太空发展的主要目标是在地球轨道上建立自己的空间站。载人登月计划可能会在 2020 年代中期启动。「到 2035 年,将有一名中国人登陆月球。」他说。但这件事不急。「我们没在跟谁竞争,可以一步一步地走。所以,即便是到 2035 年才有中国人登月,也是很棒的。」

然而,中国的无人探测器已经登陆了月球。最近的一次是今年 1 月「嫦娥四号」于月球背面 (从地球上永远看不到的部分) 着陆。接下来,「嫦娥」系列的另外两个探测器将执行月面采样返回任务,之后还会有其他飞船探索月球两极。

印度登月项目的第二个任务「月船二号」(Chandrayaan 2) 于本月 22 日成功发射,将在月球南极附近降落着陆器及探测器。印度还在与日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 合作发展机器人登月项目。俄罗斯也有计划,其「月球 25 号」(Luna 25) 计划于 2021 年成为另一登陆月球南极的访客。俄罗斯「月球」项目的另外六项探索任务 (轨道飞行器及着陆器) 将在 2020 年代陆续开展。

从科学角度来看,不只月球本身值得研究,它还是太阳系的一座历史博物馆。它的表面可能散布着数十亿年前小行星撞击地球后飞溅至太空的地表岩块,比地球现存的都要古老。月球还保存了大量线索,有助人们了解太阳的历史,探究太阳系自 46 亿年前形成以来所经历的银河系环境,并揭示早期太阳系中存在的大量大型天体,它们的影响可能干扰了生命在地球或其他地方的出现。

月球 (更确切地说是它的背面) 也是安装射电望远镜的好地方,那里可免受地球表面大量无线电波的干扰。在那里,它们将可接收到通常会被淹没的信号,特别是来自宇宙最早期的辐射,这些辐射信号可能包含宇宙一切起源的细节。

至于「月球村」的非政府成员,诚如所料,领头的正是私人太空飞行的探索者——伊隆·马斯克 (SpaceX) 和杰夫·贝索斯 (Blue Origin,蓝色起源)。这两位亿万富翁都希望探月飞行最终能成为盈利项目。但他们大概会承认,真正驱使他们投入其中的是太空探险的那份刺激,而非盈利。

太空入侵者

SpaceX 已经得到了一份月球旅游合同。日本最大的服饰电商 Zozotown 的创始人前泽友作希望带领一群艺术家参与他所谓的「#亲爱的月亮」(#dearMoon) 的项目。这是一次「自由返回轨迹」的绕月旅行,即飞往月球然后返回,途中经过其背面,但不进入月球轨道。SpaceX 表示他们最快在 2023 年便可搭乘公司正在开发的「星际飞船」(Starship) 踏上这一旅程。假如美国的 SLS 系统未能如期建成,这一「星际飞船」系统也可能接过其任务。

与此同时,蓝色起源最近公开了其「蓝月」月球着陆器 (Blue Moon) 的模型。该公司声称此着陆器将能向月球表面运送 3.6 吨货物。这正是祖布林建造月球基地所需的那类工具,但它的首个任务更可能是为「阿耳忒弥斯」充当月球穿梭飞船。

除了这两家巨头外,一些较小的企业也参与了月球村的商业发展。其中一家是匹兹堡的航天机器人公司 Astrobotic,它正在开发一款名为「游隼」(Peregrine) 的无人月球登陆器,将运载墨西哥航天局的首个月球有效载荷。

Astrobotic 也是获得 NASA 商业月球有效载荷服务 (Commercial Lunar Payload Services) 合同的三家公司之一。另两家是得克萨斯州休斯顿的 Intuitive Machines 和新泽西州爱迪生市的 OrbitBeyond。NASA 希望这些公司帮助它探寻月球表面可能适合建造基地的多个地点。

即使祖布林的方案未能如愿实现,几十年内,月球上也很可能会建成各国科学家和游客可频繁前往的永久性前哨站。因此,月球将变得像今天的南极洲一样——去一趟不容易,但如果有足够的资金或政府的恰当支持,也并非不可能。而正如南极洲已无法满足那些探索新疆域的人们那样,在一些人心中,这些月球上实体村落的居民将测试人类的耐力、心理以及技术,为的是在更遥远的地方建造村落:到火星去

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Looking back at the first landing on the moon, and forward to the next giant leap. 查看专题文章