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最近,所有人的目光都聚焦在月球上。NASA 计划下周再次发射备受期待的阿尔忒弥斯 1 号无人任务,绕地球的卫星运行,这是在月球表面建立前哨站的初步步骤之一。但人类——以及科幻作家——早已设想了月球基地,这将是未来深空探索的固定组成部分。在 Sputnik 出现大约五年、阿波罗任务出现 17 年前,英国星际学会主席 Arthur C. Clarke 为《1952年4月《趣味科学》》撰写了一篇文章,描述了他认为月球定居点可能是什么样子。 Clarke,后来在 1968 年创作了《2001:太空漫游》,他设想了新颖的地球外系统,包括“像盔甲一样的宇航服”、玻璃穹顶的立体农业、用于燃料的水矿化和氧气提取、雪花莲状小屋,甚至还有铁路。
Clarke 写道:“人类非常幸运,能够拥有一个如此近在咫尺的完整世界来试验。”“在我们瞄准行星之前,我们将有机会在我们的卫星上完善我们的技术。”
自 Clarke 详细构思月球基地以来,《趣味科学》经常报道月球空间站的最新前景,但上一次有人踏上月球是1972年12月。尽管过去曾有过“星座计划”等失败的尝试,但 NASA 的阿尔忒弥斯计划旨在改变月球基地的计算。这次,专家们表示,围绕 NASA 最新的月球之举的气氛——以及态度——充满了不同寻常的决心。
“你可以和(太空)界的任何人交谈,”中佛罗里达大学的行星科学家 Adrienne Dove 说。“你可以和那些在这一行干了 50 年的人交谈,也可以和新人交谈,但这次感觉很真实。” Dove 的乐观情绪不仅仅来自于准备在肯尼迪航天中心发射的阿尔忒弥斯 1 号火箭。她看到了许多不同的因素,包括私营公司与 NASA 之间的合作、对太空治理框架日益增长的国际支持、《阿尔忒弥斯协定》,以及来自中国和俄罗斯等竞争对手在月球上建立存在的压力。也许月球基地支持者最大的论点之一是需要一个跳板,以便将人类送往更远的深空。“我们想学会如何在月球上生活,这样我们就可以去火星,”Dove 说。
马克·万德·海,一位在国际空间站(ISS)度过了创纪录的 355 天后于 2022 年 3 月返回地球的 NASA 宇航员,强调了这一机会。“我们有一个行星体,月球,离我们不远。我们可以通过学习在相对较近的另一个行星体上进行长期生活,来降低去火星的巨大风险。”
自 1957 年 Sputnik 首次作为第一颗人造卫星出现以来,苏联部署了几座短暂运行的空间站;NASA 的阿波罗任务使人类能够登上月球;NASA 的航天飞机机队(现已退役)执行了 135 次任务;国际空间站已经环绕地球运行了二十多年;现在有超过 4,500 颗人造卫星在天空中穿梭;一系列私营公司,如 SpaceX 和 Blue Origin,已经开始发射火箭并将有效载荷送入太空。
但没有月球基地。
这是因为探索月球与探索地球不同。除了距离地球 24 万英里,需要穿越稠密的大气层并摆脱地球的引力束缚,然后穿越太空真空外,一旦到达月球,日间温度在白天和夜晚之间变化幅度很大,白天为 250°F(约 121°C),夜晚为 -208°F(约 -133°C)。虽然可能存在冰的形式的水,但它必须经过开采和提取才能使用。缺氧的大气层非常稀薄,无法保护人类居民免受各种大小的流星撞击或太阳辐射。没有食物来源。此外,月球土壤,或称为月壤,非常细小、尖锐且带静电,它不仅会堵塞机械和肺部,还会割破衣服和皮肤。
Dove 说:“这是一个非常恶劣的环境。”她专门研究月球尘埃。她目前正在参与多个月球任务,例如商业月球有效载荷服务(CLPS),这些任务将在未来载人阿尔忒弥斯任务之前部署机器人着陆器来探索月球。虽然 Dove 承认宜居性方面的挑战,但她迅速列举了一系列解决方案,首先是最初的“搭帐篷”地点:月球的南极。“该地区似乎富含冰资源,可用于饮用或作为燃料,”Dove 说。此外,山顶有充足的阳光,可以在那里部署太阳能电池板。她补充说,“可能有一些稀土元素会非常有用。”稀土元素——该类别包含 17 种金属——在地球上确实稀有,但它们是电子产品制造不可或缺的。在月球上发现它们将是一大福音。
《趣味科学》在1985 年 7 月刊登的一篇文章详细介绍了各种太空远见者提出的殖民月球并利用其资源的详尽计划。潜在技术包括实验室和栖息地模块、用于生存和燃料的水和氧气提取工厂,以及用于开采原始月球矿物的矿业作业——这是一种宝贵的资源,可以为定居者提供便利并带来收入。虽然 NASA 可能为建立月球基地提供必要的推动力,但对这些稀有、有潜在价值的元素进行一场“太空淘金热”的承诺可能会巩固和扩大它。
Vande Hei 说:“我希望这仅仅是月球商业冒险的开始。”他期待着看到企业将如何找到利用月球资源盈利的方法。“在某个时候,我们必须能够旅行,而不是依赖于从地球开始的后勤链,”Vande Hei 补充道,他着眼于长远。“我们必须能够前往各地并利用资源。”
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太空是有利可图的。2020 年,全球太空产业创造了约 3700 亿美元的收入,这一数字主要基于建造火箭和卫星以及支持性的软硬件。美国投资银行摩根士丹利估计,该行业在不到二十年的时间里可能产生 1 万亿美元的收入,其增长速度预计将在很大程度上受到美国军方新太空司令部的推动。但这些不断增长的数字主要反映了地球轨道上的经济活动以及在月球上建立基地可能需要的东西——但它们并没有反映将月球转变为经济强国的潜力。接下来会发生什么,没人知道。巨额的利润无疑是 SpaceX 和 Blue Origin 等私营企业背后的科技巨头目前大力投资太空的原因之一。
向更深层太空旅行——以及在月球或更远地方进行潜在的长期人类殖民——的进展,需要进行更广泛的伦理和道德对话。“有点狂野西部,”Dove 说。尽管《1967 年外层空间条约》和更近期的《阿尔忒弥斯协定》力求“创造一个安全透明的环境,促进全人类共享的探索、科学和商业活动”,但根据 NASA 的网站,例如,对于从月球开采或提取有价值的稀土元素以获取私人利润等活动,还没有规则或法规。“有很多人在关注政策影响,并在所有这一切发生之前弄清楚我们如何开始制定政策和伦理规则,”Dove 补充道。但是,如果月球没有产出它自己版本的“不可思议”(电影《阿凡达》中开采的无价元素),或者如果法规过于严苛,那么一个初生的月球经济将难以维持,直到更宏大、更有前景的行星前哨,如火星,得以实现并利用其资源。毕竟,自阿波罗计划激发了对更具体计划的兴趣以来,建造和可持续性成本和努力一直是建立月球基地的主要障碍。
Dove 并不真正担心私营公司会退出太空领域——毫无疑问,他们会找到盈利的方式。相反,她认为政治是月球基地计划的主要弱点。“政治总是让我担心这些宏大的事业,”她补充道。不仅是国内政治,国际政治也将发挥作用。“我们在国际空间站上看到了这一点。”
作为一名在俄罗斯入侵乌克兰时与俄罗斯宇航员一起在国际空间站生活的退役军官,Vande Hei 也担心国际冲突会破坏太空计划。“如果我们爆发一场世界大战,如果我们(在地球上)为生存而挣扎,探索太空将不会是优先事项。”但他同时也看到了光明的一面。他认为国际竞争——或者一场月球基地竞赛——是创造紧迫感的一种健康方式。Vande Hei 估计,“月球基地是我们这一代人可以实现的。”
Dove 也看到了月球上的实验室设施可能为未来的太空研究——包括她自己的研究——打开的机遇。“月球在理解地球的历史方面非常有趣,”她说。“我很想去月球进行科学研究。”