人类再掀探月热?多国发射月球探测器找什么?能源还是水冰?

南方都市报11月1日A1415版

“明月几时有,把酒问青天,不知天上宫阙,今夕是何年。”千百年来,人类对高悬夜空的明月一直充满浪漫遐想,中国有“嫦娥奔月”的传说,西方有“月亮女神”的神话。20世纪以来,探月成为人类共同的现实目标。

俄罗斯国家航天集团8月20日发布消息称,俄“月球-25”号探测器与月球表面相撞后失联,无缘成为首个在地形复杂的月球南极附近完成软着陆的探测器。印度月球探测器“月船-3”号8月23日着陆月球南极。

为何瞄准月球南极?有分析认为,月球南极会成为太空竞赛新的焦点,关键原因是该地水冰资源丰富。此外,水冰科研和经济价值高、太阳能极具潜力以及南极特有的神秘魅力也是驱使多国聚焦此地的原因。

美国国家航空航天局(NASA)提供的图片显示,1969年7月20日,宇航员埃德温-奥尔德林在月球上行走。 IC供图

探月热潮

1 俄罗斯“月球-25”已坠毁

当地时间8月11日,载有“月球-25”(Luna-25)号无人月球探测器的俄“联盟-2.1b”运载火箭从东部的阿穆尔地区的航天发射场顺利升空。

“月球-25”是苏联/俄罗斯时隔47年后,再次开启探月工程。

根据俄方公布的信息,按计划,“月球25号”在8月16日进入近月轨道,而后用5天时间从椭圆环月轨道变轨为近圆环月轨道,于8月21日实施月球软着陆。

如果一直这样顺利的话,“月球-25”号本该在月球南极附近的博古斯拉夫斯基陨石坑区域软着陆,成为世界第一个在月球南极地区实现软着陆的探测器。

在这片可能富含冰冻水的区域,探测器还会探测极地土壤的性质和成分,并测量其力学特性。

但“月球-25”号探测器于莫斯科时间8月19日14时57分失联。当地时间8月21日,俄罗斯国家航天集团总裁尤里·鲍里索夫表示,发动机没有按时关闭是“月球-25”探测器坠毁的原因,发动机一共工作了127秒,按计划是87秒。据初步推测,探测器进入了非预先规划的轨道并撞上了月球表面坠毁。

时隔近半个世纪,俄罗斯再次探月,却以失败告终。1976年8月18日,4米高的航天器“月球-24”号降落在“危机海”——月球北半球的一片平坦地带。四天后,这艘苏联制造的航天器返回地球,带回了宝贵的170克月球土壤样本。

8月11日,俄罗斯“月球-25”号探测器升空,但于19日失联、坠毁。 新华社发

2 俄印日等多国争相“奔月”

俄罗斯并不是当前唯一对月球探索感兴趣的国家。印度已在7月中旬发射了本国的月球探测器。7月14日,印度发射了“月船3号”月球探测器,8月21日之后进入环月轨道,之后着陆器与推进器分离。“月船3号”月球探测器于8月23日登陆月球南极,印度成为第四个在月球表面实现着陆的国家。

这是印度第三次发起探测器登月项目。“月船3号”重3900公斤,造价约7500万美元。“月船3号”携带的着陆器“维克拉姆”重约1500公斤,包括一辆26公斤重的探月车。

日本也在9月7日发射了无人探测器进行登月活动。今年年底前,还有美国两家私营航天公司计划登月。

中国的嫦娥六号登月计划将于明年5月实施。

2019年3月,时任美国副总统彭斯宣布,美国将于2024年重返月球,并将该计划命名为“阿尔忒弥斯计划”。

美国航天局副局长卡巴纳称,我们想以可持续的方式重返月球,我们想要计划在月球上生活,利用它的资源并学习我们最终去火星所需的知识。

2021年11月,美国航空航天局监察长办公室发布报告称,自2012年至2025年,“阿尔忒弥斯”项目将耗资930亿美元,每次发射的成本将高达约41亿美元。

3 中国嫦娥探月工程实现“绕、落、回”

目前,除俄罗斯外,仅有美国和中国成功把探测器送到月球表面。

近年来,中国的探月工程稳步推进。嫦娥探月工程实现“绕、落、回”目标并从月球上成功取土返回。

2022年9月,国家航天局、国家原子能机构联合发布嫦娥五号最新科学成果。中国科学家首次在月球上发现的新矿物,被命名为“嫦娥石”。这是人类在月球上发现的第六种新矿物,我国也成为第三个在月球发现新矿物的国家。

按照规划,我国探月工程四期将从2024年到2030年有序展开,包含嫦娥六号、七号、八号任务,三个探测器有各自的任务要求,有望实现月球背面采样、月球南极巡视探测、在月球南极建设国际月球科研站基本型三大目标。

探月工程第四期为建立长期的月球科考站进行准备。这一阶段的工作将按照“勘、建、用”来推进。“勘”,即对月球进行详细勘察,为月球科考站的建设选址。“建”,即建设月球基地,比如将所需的各式模块运送到月球,进行组合建设。“用”,即利用月球基地来进行科学考察,以及拓展月球资源的利用范围,深化科学研究。

嫦娥四号着陆器地形地貌相机环拍全景图(圆柱投影)。 国家航天局供图

瞄准南极

探测水冰,为人类驻留月球做准备

俄罗斯“月球-25”号探测器原计划在月球南极地区着陆。印度“月船3号”探测器也拟在月球南极着陆。中国和美国的探月计划也分别瞄准月球南极。为何多国探月盯上月球南极?

《航空知识》杂志主编王亚男解释,前期的月球勘探表明月球南极可能存在大量“水冰”,这就意味着,月球可以为人类提供生存所需的能源。不仅如此,如果确认月球蕴藏着大量水冰,人类便可以在月球南极建立起永久的科研基地。

俄科学家艾斯蒙特说:“我们的首要任务是在月球上找到水,希望这种水能以冰的形式保存在太阳从未照射的极地陨石坑底部,或者至少有水的痕迹。”

美国有线电视新闻网(CNN)称,实际目的是可以理解的:如果月球上有足够的水,那么未来在永久性月球基地的居民将更容易在月球上安顿下来。

据介绍,新的商业航天公司将一公斤的有效载荷运送到月球的费用约为100万美元。“这相当于每升饮用水100万美元!太空企业家无疑将月球水冰视为为宇航员提供当地水源的机会。”英国开放大学的行星科学家西蒙·巴伯说。

英国开放大学的行星科学家西蒙·巴伯说:“我们可以解决诸如水从何而来、何时出现以及对地球生命进化有何影响等问题。”

填补月球两极探测空白

据美联社报道,美国国家航空航天局(NASA)局长纳尔逊8月8日在肯尼迪航天中心举行新闻发布会,介绍美国“阿耳忒弥斯2号”载人绕月飞行任务准备情况。他在发布会上声称,美国一定要成为第一个载人登陆月球南极的国家。月球南极可以着陆和利用的区域有限,“我们必须确保首先发现可供未来宇航员和航天器使用的水冰”。

科学家普遍认为,各国月球探测候选着陆区域都超过100平方公里且含有多个着陆点,一般不会重叠。中国航空学者张宝鑫8月11日接受记者采访时表示,以前人类探月主要是对面向地球的月面进行探测,对月球两极和月球背面的探测基本上处于空白或稀少的阶段。

多国月球探测都瞄准月球南极,就是希望探测一些之前没有探测到的地方,更加全面地了解月球,为未来开发月球、利用月球提供最基础的保证。

此外,月球南极可能存在极昼和极夜现象,极昼期间可能出现长期连续的光照,更加有利于探测器长时间开展工作。

太阳能是月球极地潜力资源

美国国家航空航天局项目科学家诺亚·佩特罗表示:“太阳能是月球极地区域具有潜力的另一种资源(用于建立月球基地和电力设备)。”

月球南极位于一个巨大陨石撞击坑的边缘。该陨石坑直径达2500公里,深度达8公里,是太阳系内最古老的地貌之一。“通过降落在极点上,你可以开始了解这个大陨石坑的情况。”佩特罗说。

此外,月球南极的神秘激发人们探索的动力。美国国家航空航天局评价说,月球南极充满了“神秘、科学和魅力”。BBC称,没有人踏足过这个完全未被探索过的世界,难怪有一场所谓的太空竞赛要到达月球南极。

探索月球南极难度风险更大

在登月计划不断推进的过程中,也有科学家指出其风险。莱斯大学物理与天文学教授兼太空研究所所长亚历山大表示,月球的地形相当复杂,有巨石和巨大的陨石坑,想要安全着陆并非易事。以色列和日本都曾尝试登陆月球南极,均以失败告终。

中国航空学者张宝鑫认为,相比较而言,探索月球两极难度更大。由于月球两极有磁场,且距离远,外界干扰因素较多,不好测控,地形也更为复杂崎岖,所以降落难度较大,对实时通信、测控能力等要求更高,风险度也偏高。

为何探月

探测月球能源,建立太空“中继站”

尽管相较于地球,月球的生存环境十分恶劣,但一旦通过探测器确定月球蕴藏着大量能源,不仅可以缓解地球的能源危机。未来,人类可以以月球为中转站,凭借月球自身蕴藏的能源向火星以及更遥远的太空进行探索。

月球上到底还有哪些宝藏?

氦-3

氦-3是氦的同位素,地球上分布稀少,但NASA认为在月球上蕴藏量可达百万吨。这种同位素可以通过聚变提供核能,但由于没有放射性,因此不会产生危险的废物。

稀土金属

波音公司的一项研究认为,月球上分布着可用于制造智能手机、计算机和先进技术的稀土金属,包括钪、钇和15种镧系元素。

月球采矿如何进行?现在还完全不清楚。必须在月球上建设一些基础设施。月球条件意味着大部分艰难工作要由机器人完成。

联合国1966年《外层空间条约》规定,任何国家都不能对月球或其他天体声称主权,太空探索应有利于所有国家。但律师们表示,目前尚不清楚私人实体是否可以声称对月球的一部分拥有主权。1979年《月球协定》明确,月球的任何部分“均不得成为任何国家、国际政府间或非政府组织、国家组织或非政府实体或任何自然人的财产”。

知多D 月球

月球距离地球384400公里,它能够调节地球沿轴线的摆动,从而确保气候更加稳定。月球还能引起地球海洋潮汐。

关于月球成因,目前观点是大约45亿年前,月球由一个巨大的物体与地球碰撞形成。

温差巨大:在阳光充足的情况下,月球表面温度上升至127摄氏度,而在黑暗中,温度骤降到零下173摄氏度。月球的外溢层不能保护其免受太阳的辐射。

整合:易福红

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页面更新:2024-04-12

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