劉姝鈺
中國探月計劃的第三階段,是令人期待的“駐月”,建立月球基地。
包括中國在內(nèi),日本、印度、美國、俄羅斯等多個國家,都向世界宣示著希望在月球上建立長久性基地的愿望。月球,因其與地球相去甚遠的環(huán)境條件,例如不具備氧氣、水等生命必需的資源,溫度不適宜、重力比較低等,很早就被我們從“人類宜居星球名單”上除了名,但這些“缺陷”并不妨礙人類征服月球的野心。
在標志性經(jīng)典科幻電影《2001年:太空奧德賽》中,月球就被賦予了“瞭望哨”的意義:21世紀初,美國科學家D R.Floyd等一行人在月球基地發(fā)現(xiàn)了一塊黑色方塊石碑(這是影片中第二次出現(xiàn)黑色方碑,第一次出現(xiàn)的意義在于啟迪人猿完成進化),對這塊未知造物的研究,最終引導人類走向了更廣更深的宇宙去一探究竟。
這部在1968年就上映的電影,甚至比阿波羅11號登月還要提早一年,卻預言一般揭示了月球之于人類文明的重要意義。也正是得益于月球無法適宜人類居住的種種“缺陷”,它成了太空基地的理想選址,為人類走向更加廣袤的世界吹響前奏。在這一天到來時,如果能被選中在月球基地生活并工作,又是怎樣一種體驗?
提起月球的特別之處,最容易想到是這里的大氣環(huán)境。月球的表面幾乎為真空,20世紀60年代,伴隨蘇聯(lián)月球二號和美國阿波羅11號的探索,月球上沒有大氣層這個結(jié)論已經(jīng)得到證實。這樣的環(huán)境除了眾所周知不會帶來氧氣外,還和其他很多現(xiàn)象有著千絲萬縷的聯(lián)系。
因為缺少大氣層的環(huán)繞,月球失去了一層能夠儲熱或散溫的保護罩,地表直接與陽光親密接觸,在月球赤道附近,白天時氣溫可以飆升至100 ℃以上,夜間又會跌落至將近-180 ℃。在地球上,我們尚且將赤道附近、南北極等地的天氣視為“極端天氣”,在月球上想要生存下去,必然需要防護服或保護罩的加持了。
大氣的作用當然不止有保溫,在地球上司空見慣的“散射”“反射”等現(xiàn)象,在月球上也全然不同。因為陽光沒有被大氣散射出去,所以即使在月球上的白天,陽光無法照到的陰影處依然漆黑一片,“手電筒”等照明工具不再只屬于黑夜。在玉兔號月球車上,就裝有激光點陣器,射出的16束激光可以在月球表面上透出光斑方陣,便于玉兔號分辨地質(zhì)。同樣,沒有大氣,陽光的反射也會格外強烈,如果想在月球上拍照發(fā)個朋友圈,就要做好照片曝光過度、顏色對比強烈的準備了。
想在月球生活,還需當心“飛來橫禍”。雖然月球引力小,但還是足以對宇宙中的大量隕石形成一定吸引力,失去了大氣層的保護,大大小小的隕石就會直接親吻月球表面,正是承載了多少次的撞擊,小小月球才形成了數(shù)以萬計的撞擊坑。因此要在月球基地長期安家,有必要考慮建立一套防御系統(tǒng),躲避隕石的同時還能抵抗宇宙射線的輻射。
月球的質(zhì)量也僅僅為地球的八十分之一,直徑大約是地球的四分之一,而它所能產(chǎn)生的引力也只是地球的六分之一,這樣的描述立刻會讓我們想起月球引力對人類骨骼的影響。長時間處于太空失重狀態(tài)下會出現(xiàn)鈣質(zhì)流失、骨質(zhì)疏松的情況,在月球低重力的干擾下,大概也就會有了骨骼生長過快的“月球巨人”或骨骼生長緩慢的“月球侏儒”。
回到月球大氣層,真空并不意味“一無所有”,月球的表面有很多大小不一的月塵顆粒,這些顆粒無處不在。雖然有的可能只有幾微米,但我們知道,進行太空探索,所使用的裝備和儀器往往都是精巧、細致的,越是這樣肉眼都無法看到的物質(zhì),越有可能給精致的設施帶來巨大殺傷力。月塵往往表面粗糙,這就讓他們?nèi)菀赘街谠O備上打破設備密封的環(huán)境,覆蓋在太陽翼、輻射器上從而干擾工作,而一些細小的月塵也有機會進入到核心組件中,日積月累引起材料磨損、轉(zhuǎn)輪卡死等情況。之前,玉兔號月球車出現(xiàn)故障的新聞牽動很多人的心,專家分析造成故障可能的原因之一就是月塵的堵塞干擾??磥恚幼≡谠虑蚧?,“除塵”工作一日也不能落下。
如果我們在月球生活,也就是有14天左右為白天,14天左右為夜晚。月球背面,也被稱為“月之暗面”,這個“暗”,并不是缺乏光照帶來的“黑暗”,事實上,這里同樣會接收到太陽的照射,只是因為此處為人類未知區(qū)域而用“暗”描述。
在月球背面生活,與在正面生活會有什么不同呢?月球背面的月海比月球正面少很多,但隕石坑的數(shù)量卻多很多。比起這樣的地質(zhì)環(huán)境,在月球背面更應擔心通信問題。地球有大氣層可以反射無線電波,月球可沒有,在月球朝向地球的那一面,發(fā)射出的無線電波尚且能被地球接收。但萬一我們進入月球背面生活,那很不幸,我們發(fā)出的無線電將直接逃逸到宇宙中。2018年5月,長征四號丙火箭把鵲橋號中繼星送往月球軌道,這顆衛(wèi)星恰如其名,成為月球背面與地球進行聯(lián)系的中介,為這樣一個寂寥之地搭建了聯(lián)絡的鵲橋。
除了日常聯(lián)絡外,長期在月球基地工作,偶爾還想要回一趟地球老家。月球與地球的平均距離大約是38萬公里,最近的地點有36萬多公里,而最遠的時候有40多萬公里。以現(xiàn)在的飛船技術,大概需要一周左右可以返鄉(xiāng)。但我們知道,嫦娥四號的落月之旅經(jīng)歷了足足27天,這是因為它在抵達月球附近后,為了尋找合適的時機,繞月飛行了20天左右。在這段時間里,嫦娥四號進行變軌調(diào)整,尋找最佳降落軌道。
與地球相比,在月球基地生活有一點“優(yōu)勢”,那就是比起地球板塊運動帶來的地殼不穩(wěn)定,月球的情況極其穩(wěn)定,且比起地震的強大威力,月震所釋放的能量微乎其微,約為地震的一億分之一。在這里,大可以發(fā)展高層建筑。
在月球建造建筑群是一項極其耗費人力、物力的工程,針對此,靈活的3D打印技術又成為了月球基地發(fā)展的一個落腳點,美國宇航局已正式批準使用3D技術在月球蓋房子的研發(fā)項目。中國國家航天局副局長、探月工程副總指揮吳艷華在關于嫦娥八號的介紹中也提到,“嫦娥八號,我們計劃進行更多關鍵技術的月面試驗。包括要不要在月球建立科研基地或科研站、月面如何進行3D打印、能否利用月壤建造房屋等,為共同構(gòu)建月球科研基地進行探索?!?/p>
當然,生活在月球基地的人們,并不只是來“追求詩和遠方”體驗另一種生活。按照規(guī)劃,月球基地的一個重要任務就是探索月球豐富的資源。在關于月球的很多科幻小說中,“氦3”被反復提及,并承擔了引發(fā)星際硝煙的重要導火索角色,足以可見這個在地球上日漸稀缺的能源的重要性。月壤中除了富含氦3、錳、鎂等資源外,還有可用于制作太陽能電池的大量的硅。
雖然在月球上生活并不容易,但月球作為一個太空中轉(zhuǎn)站基地,充分發(fā)揮了“化劣勢為優(yōu)勢”。稀缺的大氣層和較小的引力,都使這里成為極易向太空發(fā)射衛(wèi)星的首選之地,而月壤中豐富的資源,也方便“就地取材”。