中美“登月竞赛”再度升温:中国已开始挑选登陆点,美国却频频延误
1969年7月21日,美国在太空竞赛中击败苏联:宇航员尼尔·阿姆斯特朗成为首位踏上月球的人类。近60年后,一场新的“登月竞赛”正在上演,这一次的主角是美国与中国。双方都认为月球可能蕴藏着极具价值的资源。随着中国开始选择未来载人登月的潜在着陆地点,这场竞赛正在明显加速。中国科学家在《自然·天文学》期刊发表研究指出,位于月球正面中央区域的“波德裂谷”(Rimae Bode)是一个极具潜力的登陆地点。该区域地形相对平坦,并且始终面向地球,通信条件良好,因此对载人任务而言既安全又具有吸引力。
武汉中国地质大学的杨茂生及其团队表示:“为未来载人月球任务选择合适的着陆点,对于最大化科学成果至关重要。”
研究指出,这片区域不仅地形平整,而且几乎可以垂直对准地球,利于通信与导航,因此是理想的登陆区域。
此外,从地质学角度看,该地区也极具研究价值。在约50公里范围内,分布着由火山活动和构造运动形成的长达数公里的裂谷,还有由熔岩流形成的玄武岩平原以及布满陨石坑的古老高地。
科学家认为,在这里采集月壤样本,有助于深入了解月球地质演化过程,并进一步理解月幔成分以及月球火山活动的历史。
为什么月球南极如此吸引人
与此同时,美国国家航空航天局(NASA)则为“阿耳忒弥斯计划”(Artemis)选择了完全不同的目标——月球南极。
如果说当年的“阿波罗计划”主要关注地质研究,那么如今的目标则更加宏大:在月球建立长期有人驻留的基地。而月球南极恰好具备两个关键优势。
首先,一些深陨石坑内部常年处于阴影之中,这里可能存在水冰。水不仅可以为宇航员提供生活用水,还能够通过电解制成氢氧燃料,用于火箭推进。
其次,部分陨石坑边缘的山峰几乎全年都处于阳光照射之下,非常适合建设太阳能电站,为未来的月球基地提供稳定能源。
再次登月并没有想象中容易
不过,选择登陆地点只是第一步。真正困难的是把宇航员送到月球、成功着陆,并安全返回地球。即使在人类已经在1969年至1972年间完成过六次登月任务之后,这一过程依然充满挑战。
目前,NASA的新型重型火箭“太空发射系统”(SLS)就遭遇了一系列问题。原计划在2月7日执行的“阿耳忒弥斯2号”任务,将搭载四名宇航员的“猎户座”(Orion)飞船送入绕月轨道。
然而,在燃料测试中发现的泄漏问题迫使发射时间推迟至3月初。随后,上级火箭的氦气流量异常又导致NASA不得不把火箭重新运回装配厂进行检修。虽然NASA仍希望能在4月发射,但具体时间仍不确定。
整个任务计划持续10天。发射约两小时后,SLS火箭上级点火,将飞船从地球轨道送往月球。四天后,“猎户座”接近月球,但不会进入绕月轨道,而是利用月球引力完成“引力弹弓”,转入返回地球的轨道。任务第十天,飞船将重返大气层并在太平洋溅落。
从任务设计上看,这甚至不如1968年的“阿波罗8号”壮观。当时三名宇航员已经进入了月球轨道。
此外,SLS火箭的运载能力也逊色于当年的“土星五号”:它向月球轨道的运载能力约为27吨,仅为土星五号的一半。更重要的是,SLS无法重复使用,而SpaceX等公司的火箭已经实现部分可回收。
飞船性能远超“阿波罗时代”
不过,“猎户座”飞船本身比当年的“阿波罗飞船”宽敞得多。它的可居住空间约为9立方米,可以容纳4名宇航员,而“阿波罗飞船”只能容纳3人,空间仅为6.2立方米。
此外,飞船还提供约10立方米的储存空间,可携带更多设备与补给,从而支持更长时间的任务。
在电子系统方面,技术进步更是巨大。
猎户座飞船的计算能力比阿波罗时代高出约20万倍。
工作内存从4KB提升至256MB,存储容量从72KB增加到2GB。
“阿耳忒弥斯2号”任务的主要目标是测试这些新系统在真实太空环境中的表现,同时检验宇航员、飞船系统和地面控制中心之间的协作。
此次任务的四名宇航员分别是:
Reid Wiseman、Victor Glover、Christina Koch 和 Jeremy Hansen。
他们将测试辐射防护、生命维持系统、导航通信以及远离地球时的应急程序。
2030年代或建成月球基地
按照NASA计划,首次载人登月任务“阿耳忒弥斯3号”预计在2028年实施。同时,月球轨道上的空间站也将逐步建设。
进入2030年代后,NASA希望在月球表面建立长期有人驻留的基地。
该计划高度依赖国际合作。例如,德国不来梅的空客公司正在为“猎户座”飞船建造服务舱,而未来月球轨道空间站的首个居住模块“HALO”则由意大利的泰雷兹阿莱尼亚宇航公司开发。
不过,这一时间表能否实现仍然充满不确定性。SLS火箭的问题已经说明,任何技术故障都可能导致重大延误。
另外一个关键因素是SpaceX公司正在研发的“星舰”(Starship)。它将承担登月运输任务,但存在一个尚未验证的关键技术:飞船必须在地球轨道完成多次燃料补给。
月球资源或成未来竞争焦点
美国不能承受太多延误,因为中国也计划在2030年前实现载人登月。
中国国家航天局正在基于成熟的“长征”系列火箭研发新型重型运载火箭,月球着陆器已经进入测试阶段。完成首次登月后,中国同样计划前往月球南极地区。
未来,这里甚至可能成为国际资源竞争的新焦点。
1967年的《外层空间条约》规定,各国不得对天体进行主权占有。但条约并未明确禁止开采资源。
1979年的《月球协定》曾提出,月球资源属于全人类共同财富。然而,美国和中国都没有签署该协定,因此商业采矿的法律地位至今仍存在争议。
除了水冰之外,月球还可能蕴藏更多资源。例如稀土元素——它们对电子工业至关重要。
此外,月壤中还可能含有氦-3。这是一种潜在的核聚变燃料,在地球上极为稀少,但在没有大气层的月球上,太阳风可能在数十亿年间不断沉积这种元素。
当然,目前这些都仍停留在理论阶段。未来能否真正实现月球长期驻留,甚至开采资源,还取决于航天技术能否降低成本,并证明这些计划在经济上具备可行性。
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