德克薩斯州伍德蘭茲——美國應該在21世紀重啟冷戰時期的阿波羅計劃，派遣人類重返月球……還是應該全力以赴，直接派遣宇航員前往前所未至的火星？幾十年來，美國科學家和政策制定者一直反覆爭論美國下一個偉大的地外目的地，但沒有取得什麼實質性進展。自從美國人——或者說任何人——上次離開近地軌道已經過去近半個世紀了，這場辯論似乎迷失在太空之中。
許多人類太空飛行的倡導者認為，這種情況很快就會改變，這要歸功於唐納德·特朗普總統政府的新舉措以及私營企業主導的商業努力的混合。特朗普白宮對美國宇航員的願景目前仍不明朗，但有計劃重新啟動國家空間委員會。該委員會由副總統邁克·彭斯領導，將為美國宇航局以及SpaceX、藍色起源、波音、洛克希德·馬丁和軌道ATK等美國大型和小型火箭公司制定新的太空議程。
與此同時，正如上週第48屆月球和行星科學會議（LPSC）的會議所表明的那樣，人們對美國未來在太空領域的猜測達到了近年來的最高點。在會議上，科學家們公佈了關於地球月球、火星、小行星、彗星和其他無數感興趣的宇宙天體的最新發現，他們通常懷著重燃人類前往其他世界的熱情。儘管機器人探測器是當今行星科學中持續探索的手段，但許多研究人員越來越將宇航員視為不久的將來探索的關鍵力量。
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目的地：月球
月球和行星研究所的高階科學家大衛·克林說：“一旦我們將宇航員送出近地軌道，行星科學將徹底改變。毫無疑問，探索月球的最佳方式是透過訓練有素的宇航員。阿波羅計劃精彩地證明了這一點。”
克林說，他渴望看到美國宇航局使用該機構的太空發射系統（SLS）火箭進行的首次探索任務，該火箭目前正在與載人獵戶座飛船一起開發。在特朗普政府的堅持下，美國宇航局正在評估在2019年中期將兩名宇航員送入月球軌道的可能性，這比飽受延誤困擾的SLS和獵戶座計劃提前了數年。“我更渴望看到宇航員將機器人資產部署到月球表面，並最終親自在那裡著陸，”克林補充道。“我們需要重返月球表面。我們需要採集樣本。而且我們需要將它們帶回地球。”
科學寶藏
克林說，月球是科學家的一座寶藏，因為它為理解地球和其他行星的起源和演化提供了關鍵見解：它們是如何從小天體的吸積和分化中形成的；它們在早期歷史上是如何受到撞擊的；甚至它們中的一些是如何在繞太陽軌道執行中遷移的。“回答這些問題的最佳地點是在月球上，”他解釋說，因為其無空氣的表面包含著太陽系45億年曆史的幾乎未改變的印記。
聖母大學的月球科學家克萊夫·尼爾表示，不成為一個瘋子，你就成不了火星人。圖片來源：芭芭拉·戴維
克林說，在地球上，破壞性的地質過程模糊了我們對那些久遠的形成時期的觀察。即使在比地球惰性得多的現代火星上，我們可能尋求的太陽系最深奧的謎團的許多答案也被緩慢的地質作用抹去了。
克林還將月球視為通往火星的門戶。“在我們前往火星的路上，我們必須有合理、有意義的里程碑，”他解釋說。“我們都想把人類送上火星。問題是，你怎麼到達那裡？我不認為我們會在2035年或2045年之前培養出能夠神奇地到達火星的合適勞動力。我們需要為那一飛躍開發技術和勞動力，這可以在[月球軌道]和月球上實現。”
每個火星人都是瘋子
聖母大學的月球科學家克萊夫·尼爾認為，任何關於月球與火星的爭論都是無意義的。“這不是二選一，”他說，因為月球可以透過利用月球資源來支援人類更深入地擴充套件到太陽系，從而促進火星探索。
“不成為一個瘋子，你就成不了火星人，”尼爾說。“如果你想‘插旗和留下足跡’，現在就去火星。但你永遠不會再回去，因為那是阿波羅計劃，一個很棒的計劃，但它不可持續。”
對尼爾來說，地球的衛星首先是一個擁有豐富資源的世界，這些資源可以而且應該被利用。例如，他指出月球兩極的背陽隕石坑，那裡近乎恆定的黑暗已經捕獲並儲存了水冰，可以將其轉化為氧氣、水和火箭推進劑。“我們必須做一些基本的地質勘探，”他說。“如果月球的資源被證明是豐富的，那麼‘你就會將月球納入我們的經濟影響範圍。我認為月球是賦能的，這來自於它的資源。’”
阿波羅夢想
在上週LPSC會議正式開始之前的一次分組會議上，阿波羅17號登月宇航員和地質學家傑克·施密特回顧了人類探索月球的價值。自從1972年12月最後一次阿波羅任務期間，施密特以兔子跳的方式穿過低重力的月球表面以來，已經過去了將近45年；阿波羅12名登月宇航員中有一半已經去世。隨著他的阿波羅17號隊友吉恩·塞爾南今年早些時候去世，施密特成為該任務中最後一位登上月球的在世人員。
施密特的演講提出了許多聽眾熟悉的問題。幾十年來，他一直倡導月球開採氦3的潛在經濟價值，氦3是一種可能對某些形式的核聚變至關重要的同位素。施密特解釋說，月球表面從太陽風數十億年的轟擊中吸收了大量的氦3，利用這種資源是月球定居點如何自給自足的方式。前提是地球上的科學家首先要弄清楚如何使核聚變成為一種經濟上可行的動力來源，這是一個他們幾十年來一直未能實現的目標。
施密特對人類在月球的未來充滿信心。“基於向地球出口氦3用於聚變發電的月球定居點對我來說很有意義。我認為，這不僅開始使我們成為一個雙行星物種，而且還以許多不同的方式促進了火星的探索，”他指出。
阿波羅17號登月宇航員和地質學家傑克·施密特倡導在月球上開採氦3的潛在經濟價值。圖片來源：芭芭拉·戴維
例如，他說，開採氦3會產生包括水、氫、碳和氮在內的副產品。這些有用的物質在月球土壤中僅以最微量的形式存在，但必須處理如此大量的表面材料才能收穫氦3，因此它們會大量積累。施密特解釋說，來自低重力月球的水可以用作保護性的、阻擋輻射的繭，內置於前往火星的載人飛船的超結構中。“在宇宙飛船周圍幾英寸的水會很重，而且從地球上運來很貴。你可以在月球上的任何地方生產水，”他說。
紅色星球行動
其他人則對月球和在那裡發展基礎設施所需的數十年時間沒有興趣。他們的目光反而投向了更大的目標：火星。SpaceX的執行長兼首席火箭工程師埃隆·馬斯克是“火星優先”陣營的主要代表。據SpaceX工程師保羅·伍斯特說，馬斯克的這傢俬營公司正在穩步推進紅色星球的規劃。“SpaceX的長期願景是使大量的人有可能前往火星，”他說。
伍斯特報告說，SpaceX計劃建造一個巨型火箭和一個巨大的星際載人運輸器，以填充火星前哨站，並最終建成一座完整的城市。但在該公司實現這些宏偉目標之前，它必須首先鞏固其向火星傳送任何東西的能力。這將透過該公司紅色龍飛船的星際飛行來實現，紅色龍飛船是SpaceX龍飛船的衍生品，該飛船已經將貨物運往國際空間站，並將在適當的時候將宇航員運往那裡。伍斯特說，SpaceX打算迅速在火星上建立地面基礎設施，希望從2020年代中期開始。“我們顯然還有很多工作要做，”他說。
SpaceX的火星計劃的一個關鍵組成部分已經在地球上多次得到證明。該公司已多次將其獵鷹9號火箭的第一級降落在海上無人駕駛船上，以及在佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地的陸地上。由於第一級可以重複使用，而不是發射一次就丟棄，因此可以發展出規模經濟，從而大大降低進入太空的成本，進而降低殖民火星的鉅額計劃的價格。為了使SpaceX的雄心勃勃的計劃奏效，該公司必須開發和展示其下一代火箭的可重複使用性，這些火箭有望在獵鷹9號之後首次亮相。
伍斯特表示，SpaceX 正在考慮在 2020 年進行一次無人駕駛的“紅龍”號飛船火星飛行，該飛船能夠運送大約一噸的有效載荷。其他紅龍號飛船可能會大約每兩年發射一次，屆時火星和地球處於有利的軌道位置，可以最大限度地減少星際穿越所需的燃料。
SpaceX 的“紅龍”號飛船即將實現火星自動著陸。這傢俬營公司將目光投向火星，旨在在那遙遠的世界建立前哨站，並最終建立一座城市。圖片來源：SpaceX
SpaceX 標記著地點
伍斯特說：“首要任務是學習如何在火星上著陸大型有效載荷。”為了準備在那個遙遠的世界建立前哨站，紅龍號上的實驗將測試現場推進劑的生產。他說，可以透過處理火星表面的水以及從富含二氧化碳的大氣中提取氣體來實現。事實上，美國宇航局也計劃嘗試類似的做法——在宇航局的“火星 2020”探測器上進行“火星原位資源利用製氧實驗 (MOXIE)”。
SpaceX 一直在與 NASA 和非 NASA 著陸點專家悄悄合作，為飛船著陸繪製地點。場地選擇取決於該公司尋找的水量——伍斯特解釋說，需要數千噸。他說，其中一個地點“看起來很有希望”：阿卡迪亞平原，這是火星上一個平坦的平原，似乎在地表附近有大量的冰。
當然，有冰的地方很可能存在地下液態水層——以及潛在的生命，這引發了 SpaceX 可能因在該地區著陸而違反“行星保護”協議的可能性。伍斯特表示，SpaceX 正在與 NASA 的行星保護辦公室合作，以妥善解決這些問題。目前，他重申該公司絕對開放業務，並渴望吸引研究人員利用“紅龍”號運輸他們的實驗。“SpaceX 是一家運輸公司，”伍斯特解釋說。“我們非常樂意為各種人向火星運送有效載荷，”他補充道。這一提議也引起了 NASA 的興趣，他們計劃與該公司簽約，在 2020 年發射一項潛在的科學實驗。“我們希望將其轉變為一種穩定的節奏，根據每一個機會向火星傳送（紅龍）飛船，並最終過渡到我們的大型火星飛行器，以運送非常大的有效載荷，”他總結道。
無論是重返月球還是首次登上火星，美國的行動軌跡似乎已讓研究界進入了準備就緒的狀態。無論是透過政府支援的公私合作、國際合作，還是唯一一個讓宇航員登上月球的國家的獨立努力，都有大量的地外科學可以——而且將會——被完成，甚至可能由人類完成。