据美媒3月21日报道,美国国家航空航天局(NASA)的“阿尔忒弥斯”II号任务若按当前计划推进,将很快派遣宇航员绕月飞行。但为何美国如此渴望在50多年后重返月球呢?
NASA承诺,重返月球将带来新的科学发现、带来经济效益,并激励新一代探索者。从科学角度来看,人类对月球仍有很多未知。地球的这颗天然卫星的岩石中保存着悠久的历史,有助于研究人员更好地了解我们自己的星球、太阳系乃至整个宇宙。
伦敦自然历史博物馆的行星科学家萨拉·拉塞尔称,月球和地球就像一对自太阳系形成约45亿年前就一直相互环绕的“双胞胎”。这意味着它们有着共同的小行星、彗星和其他天体撞击历史。
“月球表面记录着45亿年来发生的一切,”拉塞尔告诉《生活科学》杂志,“我们可以看到它受撞击的影响有多大,地球也遭受过类似的撞击,但在地球上我们很难看到这些证据。”生物过程和天气引发的侵蚀掩盖了地球的撞击历史。而月球大气稀薄,没有天气,也没有生命,所以其撞击坑几乎可以无限期地保存下来。这些条件也为其他研究提供了机会。
“如果没有水和空气,地质会发生什么变化,月球堪称一个绝佳的实验室,”拉塞尔说,“在许多情况下,通过研究月球上的地质过程,我们能更容易地理解这些最基本的(地质)过程。”
“阿尔忒弥斯”II号是“阿尔忒弥斯”计划中五个初始任务中的第二个,该计划旨在首次在美国建立长期的月球存在。首个“阿尔忒弥斯”任务“阿尔忒弥斯”I号于2022年进行了为期26天的无人绕月飞行。“阿尔忒弥斯”II号是该计划中首次载人太空飞行,计划最早于4月1日派遣四名宇航员进行为期10天的绕月飞行并返回地球。
每个“阿尔忒弥斯”任务都旨在在前一个任务的基础上推进。“阿尔忒弥斯”I号为“阿尔忒弥斯”II号奠定了基础,“阿尔忒弥斯”II号则是为“阿尔忒弥斯”III号、IV号和V号测试系统。“阿尔忒弥斯”IV号和V号目标是在2028年将宇航员送上月球表面,“阿尔忒弥斯”V号将为NASA宣称的永久性月球基地奠定基础。
NASA在1969年至1972年的“阿波罗”任务期间,曾将12名宇航员送上月球表面。拉塞尔指出,“阿波罗”任务期间采集的月球样本让科学家们忙碌了50多年,但“阿波罗”号宇航员只探索了月球近侧的部分表面,且仅限于赤道地区。
“这就像派了几支探险队去撒哈拉沙漠,然后就说我们了解地球了,”拉塞尔说,“这就是重返月球,特别是前往不同地区的重要性所在。这正是‘阿尔忒弥斯’计划令人兴奋之处。未来的‘阿尔忒弥斯’任务将前往月球南极,这是一个尚未被探索的区域。”
月球南极是水冰的理想存在地,据认为水冰集中在月球表面的极地地区。研究这些水冰为科学家提供了了解月球与水历史的机会。“我们想知道月球上的水是如何形成的,而我们想了解这一点的原因是,月球获得水的方式可能就是地球获得水的方式,”拉塞尔说。
载人前往月球还将使任务科学家能够实现“阿尔忒弥斯”计划的另一个,或许更令人不安的目标——研究太空旅行对人类生理的影响。据NASA称,“阿尔忒弥斯”II号飞行是开展宇航员健康新研究的机会,包括太空旅行如何影响身体、思想和行为,以及这些影响如何影响未来的任务。这是月球任务成为更深入太空探索潜在垫脚石的众多方式之一。
这是因为“阿尔忒弥斯”计划旨在推进技术并开发将宇航员送往火星所必需的基础设施。太空探索困难、危险且昂贵,所以NASA需要先在月球上测试其系统和宇航员,然后再将他们送往更远的目的地。建立月球基地可能是前往火星的关键。
月球拥有可使太空探索更易实现的资源。例如,NASA声称,如果能开采月球上的水,该机构就可以利用它来制造饮用水、氧气和火箭燃料,尽管这尚未得到证实。瞄准月球符合在地球外寻找并利用资源的更广泛战略,这可能会使太空探索成本降低,因为并非所有东西都在地球上制造后再运往其他地方。
说到资金,还有一个潜在的月球经济需要考虑。NASA称,其月球战略刺激了商业太空产业,并创造了商业机会,有可能催生月球经济。目前的月球经济源于NASA与提供商业运输以支持其任务的私营公司合作,本质上,NASA付费让公司向月球运送物资。据NASA称,该机构目前有15项此类商业月球运输合同,计划于2028年完成。然而,一旦人类开始在月球上殖民,这也可能开启有价值的采矿机会。
月球采矿有可能成为一个价值数十亿美元的产业。月球蕴藏着稀土元素等资源,这些元素在地球上用于电子产品开采,其氦-3储量也可能是一座金矿,氦-3最终可用于核聚变反应堆,制造近乎无限的清洁能源。虽然最初的太空竞赛是在20世纪中叶美国和苏联之间展开的,但如今已有80多个国家涉足太空领域,据英国格林尼治皇家天文台介绍。除了商业利益外,进入太空在国家安全中扮演着越来越重要的角色,月球亦是如此。
约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室太空探索部门负责人罗伯特·布劳恩最近将月球描述为“终极制高点”。在该大学发布的一段视频中,布劳恩称,许多国家前往月球是因为这里“集安全、探索和经济目标于一体”。如果美国想在这场第二次月球竞赛中获胜,那么即将到来的“阿尔忒弥斯”任务就需要按计划进行。
(原文标题:Artemis II: NASA is preparing for a return to the moon, but why is it going back?)
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