如果我們想送宇航員去火星,我們必須先重返月球

它不僅僅是通往火星的驛站,更是一種建設新興產業的方式

幾個月前,當歐洲航天局局長約翰-迪特里希·沃納為他的機構制定了在建立國際月球村方面發揮領導作用的願景時,我有一種似曾相識的感覺。2004年1月,喬治·W·布什總統宣佈了他自己的太空探索願景,其中美國將領導世界重返月球。一旦我們到達那裡,人類學會了在另一個世界成功地生活和工作,我們將以火星為最終目的地繼續前進。

布什的想法非常鼓舞人心,以至於除了美國宇航局之外,至少有13個國際航天機構簽約參與制定到達月球的計劃。不幸的是,該計劃的實施存在嚴重缺陷。美國宇航局試圖重溫阿波羅計劃的輝煌歲月,專注於一次性使用的運載工具,將所有東西從地球運送到月球。阿波羅計劃是一項了不起的成就,但它不可持續,這也是該計劃在1970年代初被取消的部分原因。事實證明,布什的願景也過於昂貴而無法維持,2010年,貝拉克·奧巴馬總統宣佈美國無需重返月球,實質上是說,我們已經去過那裡,做過那件事了。相反,他說,我們將直接去火星,而無需採取中間步驟。

但是,重返月球對於人類太空探索的未來至關重要,而不僅僅是為了它在異世界生活方面能給我們的經驗。我們的衛星還蘊藏著豐富的資源,特別是水冰,可以透過電解分解成氧氣和氫氣。這些元素隨後可用於燃料電池和製造液體火箭燃料。如果我們最終要前往火星(或任何其他地方),從地球表面運輸燃料是非常低效的。最好從月球發射,那裡的重力只有地球的六分之一。


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重返月球還可以像阿波羅計劃一樣激勵下一代並推動技術進步,但要以可持續的、循序漸進的方式進行。納稅人需要看到這項事業的投資回報,而不僅僅是在技術發展方面。例如,一個繞月球執行的航天器加油站(由從月球資源中提煉的燃料供應,私營運營並將其產品出售給各個航天機構)是將月球帶入我們經濟影響範圍的商業入口之一。這些活動可能會大大減少從地球表面發射的質量,從而降低太空任務的成本。這有可能創造一系列產業,進而創造高科技和高薪工作。

月球探測的下一個直接步驟應該是月球表面的機器人勘探者,以確定從軌道上識別出的那些資源的範圍、形態、分佈以及可提取性和提煉的難易程度。國際合作可以促進這項關鍵行動。美國宇航局確實有一個正在開發的資源探測器任務,但它是在預算非常有限的情況下進行的,隨時可能被削減。俄羅斯也有一個正在開發的月球資源計劃,與歐洲航天局密切合作。我們也不要忘記中國,它在2013年成為第三個成功在月球軟著陸的國家。中國計劃在未來幾年內將月球樣本帶回地球,再次效仿美國和俄羅斯。

目前,美國對人類太空探索的願景是使用機器人航天器從小行星上捕獲一塊直徑約一米的小型巨石,並將其重定向到繞月球軌道。然後,人類將探索這塊巨石,作為最終前往火星的練習。但是,所謂的“小行星重定向任務”對火星沒有任何適用性,這主要是因為在微重力下工作與在行星表面工作是非常不同的。基本上,這是一條通往無處可去的快速通道。

這使我們回到沃納的月球村,去年12月在歐洲航天局主導的“2020-2030年月球”會議上提出時,該計劃受到了航天國家的讚揚。目前,美國正站在場外觀望,看著其他國家繼續前進。是的,火星是最終目的地,但我們國家在如何到達那裡方面沒有明確的途徑。月球是實現這一目標的關鍵和促成因素。我們需要重新定義我們看待人類太空探索的方式,以便可以將花費在太空旅行上的任何資金都視為對未來的投資。

克萊夫·R·尼爾是聖母大學的地質學教授。他的研究探索了月球的起源和演化,最近他擔任了美國宇航局行星科學部門擴充套件太空任務高階審查小組的主席。

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大眾科學 Magazine Vol 315 Issue 1本文最初以“重返月球至關重要”為標題發表於《大眾科學》雜誌第315卷第1期(),第8頁
doi:10.1038/scientificamerican0716-8
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