1972年8月4日，太陽從其表面釋放出一道熾熱的能量鞭，並將其拋向行星。它伴隨著一團沸騰的等離子體雲，稱為日冕物質拋射，它在半天多一點的時間內穿越了太陽和地球之間近1.5億公里的距離——仍然是已知此類爆發的最快到達時間——短暫地用宇宙之火沐浴了我們的星球。
地球的保護性磁層坍塌並縮小了三分之二，強大的地磁電流在地球上 ripple。壯觀的“北極光”延伸到西班牙，超載的電力線遠至德克薩斯州都感到緊張。在北越海防南部海岸外，海洋翻騰，因為天體擾動過早引爆了大約二十幾個美國海軍水雷。這場地磁暴是記錄史上最猛烈的太陽事件之一，肯定是太空時代最猛烈的。
“阿波羅 16 號”的宇航員從他們的月球之旅回家大約三個月了，“阿波羅 17 號”的宇航員仍在為他們 12 月的發射做準備。太陽爆發發生在倒數第二次和最後一次載人登月任務之間，這純粹是偶然。如果任何一個機組人員在太陽風暴期間在太空，特別是如果他們正在穿越地球和月球之間“地月空間”區域中位於磁層之外的部分，他們將暴露於潛在致命劑量的輻射。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您將幫助確保關於塑造我們今天世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
1972年我們很幸運。就太空中的危險而言，這種幸運在整個人類的外太空探險中基本上一直持續著。迄今為止，唯一真正死在太空中的人類是“聯盟 11 號”的三名宇航員，他們在航天器開始下降到地球時因硬體故障而窒息身亡。然而，儘管大多數估計似乎認為安全記錄近乎完美，但今天，冒險回到近地軌道之外的前景似乎比阿波羅計劃結束時更令人畏懼——更危險。與以往相比，我們掌握了更多關於我們家園之外環境的知識，但現在我們似乎更不願意離開它。也許我們知道得太多了。
失敗是一種選擇
政治、金錢和聯邦指令的不平衡都可以解釋為什麼自理查德·尼克松以來沒有哪位總統將人類送回月球。然而，一些月球探索倡導者也感受到更多哲學方面的原因。我們比太空時代的任何時候都更瞭解我們在那裡會發生什麼。這次旅行值得嗎？我們眼睜睜地看著自己的星球燃燒，我們目睹了我們太陽系巡遊機器人的感測器記錄下的幾乎難以想象的美麗，我們想知道，為了探索地球以外的世界，人類的生命是否應該被置於危險之中。太空會殺死我們。任何敢於冒險穿越我們世界大氣層上層的人，如果沒有生命維持系統，都會痛苦地死去。即使有足夠的生命維持，如果太陽在他們超出磁層保護罩的瞬間釋放能量，仍然可能殺死太空旅行者。深空也可能殺死我們——即使是從遠處：來自爆炸恆星和活躍星系的粒子和輻射到達我們附近時，會變成有害的宇宙射線，它們會撕裂 DNA 的縫隙，引發癌症和其他疾病。
後一種威脅的嚴重性現在才變得清晰起來。9月25日，一個與中國的嫦娥四號著陸器和玉兔二號月球車合作的國際科學家團隊宣佈月球不斷遭受危險宇宙射線的轟擊。“宇航員的新問題”，ExtremeTech 網站的標題部分寫道。“月球上的輻射水平令人震驚地高”，一個名為 Interesting Engineering 的網站說。“新測量結果顯示月球具有危險的輻射水平”，美聯社寫道。
聖母大學的月球科學家和太空探索倡導者克萊夫·尼爾自“阿波羅 17 號”宇航員於 48 年前離開以來，一直希望看到更多人在月球上。他懷疑，要實現這一目標，可能需要承認失敗不僅是一種選擇，而且是不可避免的。“正如我們在火箭測試中看到的那樣，失敗是學習很多東西的地方，”他說。“儘管你盡一切努力，你也不會消除所有風險。這是一個事實。”
今年早些時候，美國人在美國火箭上從美國領土發射升空，這是近十年來首次。重返月球還會遠嗎？根據特朗普政府的“阿耳忒彌斯”計劃，美國國家航空航天局 (NASA) 正計劃在 2024 年之前將第一位女性和下一位男性送往月球資源豐富的南極。這是一個漫長的過程：美國國家航空航天局及其依賴的承包商必須加快完成建造大型新型火箭和著陸器的艱鉅任務。大多數專家認為，國會必須大幅增加資金才能使這成為可能，更不用說 11 月 3 日民主黨人喬·拜登和卡馬拉·哈里斯在美國總統大選中獲勝所帶來的不確定性了。然而，美國國家航空航天局局長吉姆·布里登斯廷表示，他很樂觀。越來越多的月球科學家和私營公司正在像“阿耳忒彌斯”計劃將會發生一樣運作，即使該專案面臨的無數挑戰的真實範圍變得清晰起來。
約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室 (APL) 的空間物理學家達娜·赫爾利說：“每個人都長期以來一直希望在各自的領域取得進展。現在似乎有一個真正明確的方向和目標，每個人都充滿動力並共同努力。”
人們正在共同努力，讓人類能夠在“外星”生活和工作，正如尼爾喜歡說的那樣。保護他們免受輻射必須是首要目標。但是，這將如何運作，以及實際需要什麼級別的保護，這將是太空機構——以及宇航員自己——需要考慮的問題。
長期擔任美國國家航空航天局歷史學家的羅傑·勞紐斯說：“任何在美國國家航空航天局工作的人都會說，‘首先，也是最重要的，我們必須保護參與人員、宇航員的安全，其他一切都是次要的。’ 並且應該如此。” “沒有人不同意這一點。問題是‘為了確保安全，什麼是必要的？’ 這始終是一件難事。”
放射性月球
德國基爾大學的羅伯特·F·維默-施魏因格魯伯說，在月球表面的宇航員將面臨比我們在地球上經歷的輻射高 200 到 1,000 倍的輻射，他是新的嫦娥四號研究的共同負責人。這大約是國際空間站 (ISS) 輻射水平的 2.5 倍。地球厚厚的大氣層和強大的磁場保護著我們。然而，月球沒有空氣，而且其磁場非常微弱，因此它沒有遮蔽。宇宙射線主要以中子的形式存在，中子很大且很重（就亞原子粒子而言）。它們可以產生次級粒子，造成自身的損害，很像母球散射一堆擺放好的檯球。
APL 的太陽物理學家喬治·何說，具有諷刺意味的是，太陽在一定程度上起到了保護作用。當我們的恆星處於其 11 年週期的活躍階段時，它會釋放出更多的輻射，就像 1972 年那場討厭的風暴一樣。這些有害的射出物可以在一定程度上保護地球和其他行星，方法是偏轉一部分入射的宇宙射線。何補充說，嫦娥四號任務最近進行的測量是在太陽活動非常平靜的階段進行的。
何說：“自從阿波羅時代以來，我們做得好多了。我們現在持續地觀察太陽。” “我們可以預測並說，‘嘿，未來七天對進行艙外活動 [extravehicular activities] 的人來說將是不利的。’ 對於太陽粒子事件，幾毫米的鋁可以遮蔽這些。”
由於銀河宇宙射線可以穿透如此薄的遮蔽層，因此比普通的太陽粒子更危險。鉛等防輻射材料幾乎沒有幫助，因為它仍然會產生同樣危險的次級粒子。
許多科學家預計，月球訪客，尤其是最初的幾批宇航員，只會停留幾天，最多幾周。如此短暫的停留的累積輻射劑量是可以控制的。然而，長期前哨站，例如多個太空計劃設想的月球基地和繞月空間站，將需要一個計劃。月球科學家有很多想法，但像尼爾這樣的倡導者表示，只有當國家合作而不是競爭時，這些想法才能實現。
地下掩體和“春季滑雪者”宇航服
月球表面高輻射水平最明顯的解決方案是避免在那裡居住。維默-施魏因格魯伯說，地下棲息地可以保護月球居民免受許多有害粒子的侵害。他說，月球訪客應計劃在地面下至少 80 釐米（約 2.5 英尺）處建造棲息地。為此，他們將需要帶上推土機——或者至少是帶有前端裝載附件的強力月球車。
行星科學研究所的物理學家瑞安·沃特金斯想象人們住在熔岩管內，熔岩管是古代岩漿流留下的空心沉積物。“這有點像雙重保護，因為它不僅可以保護你免受輻射，還可以保護你免受微隕石撞擊，”她說。
英國開放大學的物理學家林成宇發表了一項研究，描述瞭如何使用微波燒結月球風化層。這項工作提出了未來月球居民可以像古代蘇美爾人那樣生產建築材料的可能性：透過將泥土烘烤成磚塊。
在麻省理工學院，航空研究員達娃·紐曼和她的研究生科迪·佩奇正在研究用新型先進材料製造未來的宇航服。佩奇說，聚乙烯——基本塑膠——被證明是一種出色的輻射遮蔽材料，因為它充滿了氫，氫可以吸收宇宙射線中的重中子。未來的宇航服可以透過結合氣凝膠、碳奈米管、硼奈米管和硼遮蔽進一步提高其防護能力，她補充道。硼 10 特別有用：由於中子在其原子核內的排列方式，該物質的宇宙射線阻擋能力比氫高出約四個數量級。
紐曼說，未來的宇航服必須輕便、易於移動，並且在保護宇航員免受微隕石和輻射等危害方面做得更好。目前的普通宇航服重約 300 磅（136 公斤），她希望將其降至 90 磅（41 公斤）。
紐曼說：“如果你穿著加壓氣體的笨重外殼，你就會浪費大部分能量。” 下一件宇航服可能看起來更像潛水服，並且更貼身。宇航員可以像春季滑雪者一樣穿多層衣服，並在條件需要時穿上防輻射外套。宇航服還可以在最需要的地方增加遮蔽，覆蓋重要器官，但讓四肢更多地暴露在外。
增肌小鼠和霰彈風化層
宇航員在月球上將面臨三個主要的危險來源：輻射、重力降低和風化層。輻射是最近才引起關注的問題，但重力降低也是一種眾所周知的健康危害。即使透過嚴格的鍛鍊來抵消，宇航員在國際空間站的微重力環境中長期停留期間仍然會失去肌肉質量和骨密度。月球的重力更大——約為地球的六分之一——但長期訪客仍然會經歷一些低重力的有害影響。
康涅狄格大學的遺傳學家李世真正試圖解決其中一些問題。經過 10 多年的努力，他得以在去年 12 月將一組小鼠送往國際空間站。其中一些動物經過基因改造，缺乏一種抑制肌肉生長的基因，一些動物接受了以類似方式起作用的實驗性藥物治療，另一些動物則充當未改造的對照組。李發現，與未治療的小鼠相比，經過改造和治療的小鼠不僅在太空中保持了肌肉質量，甚至增加了肌肉，並且骨密度更高。
儘管基於這項研究的藥物離人類還很遙遠，但這項工作表明，宇航員可能有一天能夠服用藥物來預防重力降低帶來的最嚴重的健康影響。
抑制肌肉生長的基因產生一種名為肌肉生長抑制素的蛋白質，它通常用於平衡肌肉質量和脂肪。一種使兩者保持平衡的分子將有利於試圖保持足夠的肌肉來捕獵或逃跑的動物，同時防止它們過度積累，因為過度積累的維護成本更高。
李在談到這種分子時說：“對於人類來說，我認為這是一種進化殘餘。” “我們真的不再需要處理這個問題了。我們都有冰箱；我們住在有電的房子裡；我們不必逃離捕食者。這就是為什麼我認為這個特殊的系統對藥物如此有吸引力。”
即使宇航員可以避免輻射暴露和肌肉退化，月球表面的土壤——稱為風化層——本身也構成了另一個棘手的問題。月塵由鋸齒狀的微小岩石碎片組成，就像一種更具磨蝕性和刺激性的滑石粉：它會進入所有東西，從宇航員的肺部到微小的機器零件和結構縫隙。當航天器著陸或發射時，它也會四處飛揚，將著陸區變成一個霰彈槍轟擊過的磨砂墊，沃特金斯指出。
“當您開始在同一區域降落多艘航天器時，更大的擔憂就出現了。您真的必須擔心您降落的距離，因為灰塵會影響到那裡，”她說。“想象一下它以每秒 1 公里的速度飛行。它會造成一些損壞，因此找出減輕損壞的方法是目前關注的一個重要領域。”
殺不死你的東西會讓你更強大
像許多熱情的月球科學家一樣，麻省理工學院的紐曼指出，下一波太空探索是一種軟外交形式。她說：“這關乎世界共同合作的潛力。”
像許多其他人一樣，勞紐斯將月球視為類似於南極洲，南極洲包含多個國際科學站。那裡難以到達且危險，但人們一直在這樣做，小隊人員輪流進出。“我們可以去月球露營旅行，”他說。“我們可以上去待幾天；帶上你需要的一切。沒有任何理由認為我們沒有能力建立一個月球基地並在那裡停留一段時間。但問題是：從根本上說，人類進入太空是為了成為多行星物種。如果這不是原因，那我們為什麼要這樣做？一旦你這樣做，我們談論的就不僅僅是一個月球研究站了。”
勞紐斯說，以實際術語談論如此宏大的想法是很困難的。現在，當多個國家計劃建立月球基地和空間站時，實用性正在抬頭。太空旅行比以往任何時候都更有可能，我們對它的瞭解也比以往任何時候都多，因此危險比過去更加清晰和現實。更重要的是，勞紐斯認為，與阿波羅時代相比，美國現在更厭惡風險。
他說：“我們都進行這種風險計算。” “如果我站在街角等待過馬路，我看到一輛汽車在 100 碼 [91 米] 外，我可能會決定我可以過去。但旁邊的人可能不會。這是一個可以理解的問題，而且因人而異。美國國家航空航天局很謹慎，因為他們曾遇到過一些非常危險的情況，並且發生過一些事故，導致宇航員喪生。但我認為作為一個社會，我們現在可能有點更厭惡風險。”
該航天機構也是一艘巨輪，由納稅人提供動力，由政治引導。自 1970 年代以來，太空探索倡導者已經看到月球返回計劃多次宣佈、炒作、計劃然後取消。數十年的不確定性是 一些科學家如此渴望與私營部門合作的原因之一——反之亦然。沃特金斯在亞馬遜創始人傑夫·貝佐斯的太空探索公司藍色起源的科學顧問小組任職，她說該公司渴望與科學家合作，以決定在哪裡著陸以及攜帶哪種實驗裝置。對股東或少數所有者負責的私營公司可能比對眾多人負責的政府機構具有不同的風險承受能力。
雖然一些探索倡導者認為美國國家航空航天局需要有更大的夢想或消除繁文縟節，但許多科學家表示，僅僅意識到太空會殺死我們並不是問題所在。殺不死你的東西會讓你更強大。
沃特金斯在談到美國國家航空航天局計劃將人類送上月球的“阿耳忒彌斯”任務時說：“並不是人們沒有遠大的夢想。將宇航員送往月球南極是一個偉大的夢想。” “我們只是掌握了更多知識，這絕不是一件壞事。我們知道得更多，這意味著我們也可以做好更好的準備。”