如果我们想送宇航员去火星,我们必须先重返月球

它不仅仅是通往火星的驿站,更是一种建设新兴产业的方式

几个月前,当欧洲航天局局长约翰-迪特里希·沃纳为他的机构制定了在建立国际月球村方面发挥领导作用的愿景时,我有一种似曾相识的感觉。2004年1月,乔治·W·布什总统宣布了他自己的太空探索愿景,其中美国将领导世界重返月球。一旦我们到达那里,人类学会了在另一个世界成功地生活和工作,我们将以火星为最终目的地继续前进。

布什的想法非常鼓舞人心,以至于除了美国宇航局之外,至少有13个国际航天机构签约参与制定到达月球的计划。不幸的是,该计划的实施存在严重缺陷。美国宇航局试图重温阿波罗计划的辉煌岁月,专注于一次性使用的运载工具,将所有东西从地球运送到月球。阿波罗计划是一项了不起的成就,但它不可持续,这也是该计划在1970年代初被取消的部分原因。事实证明,布什的愿景也过于昂贵而无法维持,2010年,贝拉克·奥巴马总统宣布美国无需重返月球,实质上是说,我们已经去过那里,做过那件事了。相反,他说,我们将直接去火星,而无需采取中间步骤。

但是,重返月球对于人类太空探索的未来至关重要,而不仅仅是为了它在异世界生活方面能给我们的经验。我们的卫星还蕴藏着丰富的资源,特别是水冰,可以通过电解分解成氧气和氢气。这些元素随后可用于燃料电池和制造液体火箭燃料。如果我们最终要前往火星(或任何其他地方),从地球表面运输燃料是非常低效的。最好从月球发射,那里的重力只有地球的六分之一。


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重返月球还可以像阿波罗计划一样激励下一代并推动技术进步,但要以可持续的、循序渐进的方式进行。纳税人需要看到这项事业的投资回报,而不仅仅是在技术发展方面。例如,一个绕月球运行的航天器加油站(由从月球资源中提炼的燃料供应,私营运营并将其产品出售给各个航天机构)是将月球带入我们经济影响范围的商业入口之一。这些活动可能会大大减少从地球表面发射的质量,从而降低太空任务的成本。这有可能创造一系列产业,进而创造高科技和高薪工作。

月球探测的下一个直接步骤应该是月球表面的机器人勘探者,以确定从轨道上识别出的那些资源的范围、形态、分布以及可提取性和提炼的难易程度。国际合作可以促进这项关键行动。美国宇航局确实有一个正在开发的资源探测器任务,但它是在预算非常有限的情况下进行的,随时可能被削减。俄罗斯也有一个正在开发的月球资源计划,与欧洲航天局密切合作。我们也不要忘记中国,它在2013年成为第三个成功在月球软着陆的国家。中国计划在未来几年内将月球样本带回地球,再次效仿美国和俄罗斯。

目前,美国对人类太空探索的愿景是使用机器人航天器从小行星上捕获一块直径约一米的小型巨石,并将其重定向到绕月球轨道。然后,人类将探索这块巨石,作为最终前往火星的练习。但是,所谓的“小行星重定向任务”对火星没有任何适用性,这主要是因为在微重力下工作与在行星表面工作是非常不同的。基本上,这是一条通往无处可去的快速通道。

这使我们回到沃纳的月球村,去年12月在欧洲航天局主导的“2020-2030年月球”会议上提出时,该计划受到了航天国家的赞扬。目前,美国正站在场外观望,看着其他国家继续前进。是的,火星是最终目的地,但我们国家在如何到达那里方面没有明确的途径。月球是实现这一目标的关键和促成因素。我们需要重新定义我们看待人类太空探索的方式,以便可以将花费在太空旅行上的任何资金都视为对未来的投资。

克莱夫·R·尼尔是圣母大学的地质学教授。他的研究探索了月球的起源和演化,最近他担任了美国宇航局行星科学部门扩展太空任务高级审查小组的主席。

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大众科学 Magazine Vol 315 Issue 1本文最初以“重返月球至关重要”为标题发表于《大众科学》杂志第315卷第1期(),第8页
doi:10.1038/scientificamerican0716-8
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