总统重返月球的计划提出了许多问题——以下是答案

我们应该去吗?我们负担得起吗?所有这些,以及更多。

唐纳德·特朗普并非第一位建议我们送人重返月球的总统,但他最近的声明在本刊《PopSci》引发了许多问题。作为科学记者,我们深入研究并解答了这些疑问,并在此汇集,以防你也感到好奇。

重返月球不会激发人们成为科学家吗?

如果你是 1969 年那个通过噼里啪啦的电视观看人类首次踏上月球的孩子,你可能被深深地打动,梦想成为一名科学家或宇航员。重返月球不会产生同样的效应。是的,我们可以在那里进行更先进的实验,并带回更好的影像资料,但与我们今天的计算机(基本上就是计算器)相比,这已经不算是什么了不起的壮举了。

我们实际上看到了月球的多少地方?有人认为我们应该看得更多吗?

阿波罗 11 号船员(首次登陆月球的人类)探索的区域比一个足球场还小。当然,有很多专家希望了解更多,尤其是关于月球的“黑暗面”,它总是背对着地球,难以到达。我们对月球地质的了解也并不多,更多的直接采样可以帮助我们了解这个“大奶酪”是如何形成的。不是没人认为我们可以学到更多,这只是一个问题,即这些信息与我们能用同样的钱资助的其他项目相比,价值有多大。不过,对于几乎所有的太空探险,都可以这样说。

他们将使用的飞船与以前有何不同?这次旅行是否会更短、更安全?

特朗普总统和副总统彭斯都没有给出关于我们如何将人类送回月球的具体细节。不过,NASA 可能会使用其太空发射系统,该系统将取代航天飞机(2011 年退役),用于运送人员往返国际空间站,并最终(可能)帮助人类登陆火星。它无疑会比原先的航天飞机更安全,仅仅是因为我们今天拥有更好的技术,但并非没有风险。将人类放在火箭顶部并将其发射到太空,无论如何都是危险的。

这次旅行可能不会短多少。确保宇航员返回地球的最安全方法是使用自由返回轨道,即在精确的时间和速度发射火箭,使其不再需要任何额外的调整——一旦它离开地球轨道,就会落入月球轨道,绕一圈,然后返回。这对于阿波罗任务大约需要 2.5 到 3 天。如果我们想回去,我们不会节省多少时间,因为飞行器必须以特定的速度运行才能进入月球轨道。速度太快的飞行器会直接飞过。

如果人类要居住在月球上,我们是否必须住在地下的隧道里?

我们可以在地表建造月球栖息地。但我们必须注意来自陨石和太阳耀斑的粒子撞击,因为没有大气层可以保护我们。最理想的地点在两极,因为月球的其他地方会有长达 14 天的夜晚(和白天),气温范围在 253 到 -387 华氏度之间。在两极不会有如此极端的情况,所以我们可以躲避在永恒的暮光中。听起来...非常有趣。

唐纳德·特朗普为什么想去月球?

你看,怀念我们曾经团结一心、成功登陆月球的时光是有道理的。不可否认,阿波罗任务对美国的爱国主义起到了积极作用——事实上,这正是肯尼迪总统最初想要去的原因。我们只是不确定重返月球是否会激发与最初任务相同的盲目热情。

如果我们送人类而不是机器人去月球,我们能获得什么?

送机器人去当然更便宜、更安全。载人任务需要配备生命支持系统的航天器,并且必须轻柔地将人员送上月球表面。而机器人通常是“半硬着陆”。所有额外的设计、重量和设备都会增加成本。而且,还会冒着人类生命的危险。如果一个机器人在此过程中被摧毁,我们只会损失投入的时间和金钱,但没有人会到达月球却死在那里。顺便说一句,那些送人类去月球的人总是为此做好了准备

为什么要送人类去?有些人实际上认为机器人应该负责我们*所有*未来的太空探险。但不可否认的是,人类在临场应变方面能力更强(至少目前是这样)。除此之外,这主要是一种“探索精神”之类的东西。

如果我们支付去月球的费用,我们会错过哪些科学研究?

NASA 最近的估计是,又一次月球任务的成本约为 100 亿美元。这并不是与其他联邦资助的科学项目精确的权衡,因为我们无法确切知道哪些零星的资金会被挪用,以及如何筹集这些资金。但为了让你有一个概念,我们可以为整个国家公园管理局提供大约三倍的资金。它们目前有近 120 亿美元的维护积压,所以我们几乎可以用这笔假设的月球资金来解决。

或者,我们可以将这笔钱用于国家卫生研究院,该机构的预算为 356 亿美元。额外的 100 亿美元意味着可以为研究阿尔茨海默病和治疗各种癌症的科学家提供大量急需的资助。资金稀缺,研究人员常常花费大量时间寻找资金,而不是实际进行研究。

我们还可以使科学办公室的预算增加近三倍。科学办公室是能源部的一部分,也是美国最大的物理科学研究资助机构。它们资助所有国家实验室,并培养了 76 位诺贝尔奖得主。想想看,如果再有 100 亿美元,我们可以培养出多少位诺贝尔奖得主!

如果我们想坚持太空支出,这笔钱可以抵得上前往火星成本的大约 10%,或者资助 14 个像“新视野号”这样的任务,它研究了冥王星,并很快将探测一个奇怪的新物体。我们还可以进行三次卡西尼任务。三次!卡西尼任务!

谁将去月球?

许多机构(包括 NASA)正在研制机器人任务。谷歌的 Lunar XPRIZE 的一些参赛者将在未来几年内登陆月球,并有各种各样的计划在月球上跳跃和漫游。印度第二次月球任务 Chandrayaan-2 定于 2018 年发射,将包括一个轨道器、一个着陆器和一个漫游车。中国的嫦娥四号将于同年晚些时候登陆月球背面。NASA 将于 2019 年将猎户座飞船送入月球轨道(无人)。

但就载人任务而言,所有现有的计划仍处于模棱两可的发展阶段。埃隆·马斯克最近声称,SpaceX 将在 2018 年底前将两名普通公民送往月球飞行。猎户座飞船的载人测试预计将在 2020 年将宇航员送入月球轨道,但这一日期能否实现,直到我们成功完成无人测试版之前,都相当不确定。

俄罗斯计划在 2028 年发射载人轨道器,并于 2030 年将人类送上月球。日本也计划在 2030 年登陆月球,而中国则计划在 2036 年登陆。俄罗斯航天局 Roscosmos 曾表示,计划在 2030 年代建立某种月球基地。但所有这些任务都处于计划的最早期阶段,很有可能被取消。

我们有理由不去或不试图去月球的“黑暗面”吗?

由于我们星球的潮汐力减缓了月球的自转,地球总是只看到我们卫星的一个半球,而另一半则总是背对着我们。但它并不是真正的黑暗。每个半球都会经历两周的阳光或黑暗。所以,如果月球背面不是什么永恒的黑暗地狱,为什么我们从来没有去过那里?答案很简单:月球会屏蔽来自地球的无线电通信。当宇航员在返回途中绕月球背面飞行时,直到他们出现在另一侧,他们都完全无法通信。

但宇航员哈里森·施密特(Harrison Schmitt)是阿波罗 17 号的宇航员,也是一位地质学家,他认为让月球背面未被探索是一种遗憾。他曾提出一个计划,在月球之外部署一个通信卫星,使其处于轨道上,以便与月球背面的宇航员保持联系。不出所料,这项额外的计划、硬件和发射被认为成本太高。但理论上是可以实现的!

到目前为止,还没有人从月球背面采集到数据(尽管宇航员和轨道器已经多次看到它)。NASA 的 Ranger 4 探测器于 1962 年撞击月球表面,但没有传回任何科学数据。如果中国的嫦娥四号按计划于 2018 年底登陆月球背面,它将是第一个成功登陆的探测器。中国将首先发射一个通信中继站,以促进与机器人的通信。

为什么要去月球背面?我们登陆过的月球部分并非在各个方向上都延伸开去,毫无变化。我们踏足过的大部分月球表面由“月海”(因科学家曾认为那是月球水域而得名)组成,它们是古代火山活动形成的平原。月球背面大部分是陨石坑,科学家们并不完全确定它为何会受到如此多的撞击。但它是否值得花费载人任务的成本,而我们可以发送更好的机器人和轨道器?很难说。不过,也许一次前往从未触及过的月球背面的旅行能激发 NASA 在其早期任务中所实现的公众热情。

月球会成为发射火星任务的好基地吗?

这个问题真的没有一个简单的答案,因为人们意见不一。无论是政界人士还是工程师,都对月球作为通往火星的跳板发表了含糊其辞的声明,而且他们并不总是字面意义上的。

好吧,那么从月球表面发射有什么好处呢?当然,月球的引力较低,所以需要的燃料更少。但要利用这一点,我们就必须有一个非常先进的月球基地,能够*在月球表面创造和建造火箭和发射台的每一个部件*。否则,我们只是将所有零件运到月球,然后再用另一堆燃料进行第二次发射。如果月球的低引力是好的,那么太空中的零引力岂不是更好?建造一个轨道发射基地!或者不建造——那将是昂贵的。

还有其他一些不太字面、更现实的方式,月球可以作为跳板。一些研究表明,我们应该用刚好足够到达月球的燃料发射前往火星的火箭——只要我们能够设法将月球上的水冰转化为剩余旅程的燃料。这个计划的可行性还有待观察。然后就是这样的想法:将人员送往月球将通过改进我们的火箭、宇航服、外星家园技能以及普遍的宇航员准备能力,帮助我们“适应太空”。这是一个很好的观点,但也可以说,我们转移到月球探索的资金和时间可以直接用于一项针对火星本身的激进计划。

我们以前不是也说过要重返月球吗?

是的。《华盛顿邮报》有份有用的总结,列出了所有总统太空承诺的落空。但如果仅仅是关于重返月球,老布什总统和乔治·W·布什总统都曾做出过这样的声明。奥巴马总统取消了后一位布什总统的计划,转而将精力集中在火星探索上。

 

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