NASA 需要一场“登月马拉松”才能与中国在月球上匹敌

一位前 NASA 官员表示,我们正处于一场新的、不同类型的登月竞赛中,美国正在输掉这场竞赛。要获胜,我们需要新的策略

Moon craters and earth

dima_zel/Getty Images(此图片元素由 NASA 提供)

月球是我们最近的天体邻居,也是一个值得争夺的奖品。它已经成为历史上最伟大的技术胜利之一——美国和苏联之间的竞赛,将脚印和旗帜留在了月球表面——的战场。1969 年,美国凭借 NASA 的阿波罗计划及其“人类的一大步”赢得了那场战斗,成为人类太空探索的明确领导者。

现在,一场新的月球统治权争夺战正在兴起。

这次竞赛不是冲向单一目标的短跑——将人类送上月球——而是一场马拉松,需要在月球表面建立持续的长期存在。而这次,竞争者也不同:主要的竞争者是美国和中国,但其他一些航天国家和商业公司也参与其中。


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获胜者不仅获得吹嘘的权利,还能获得月球资源,尤其是在月球南极,那里安全的着陆点很少,而潜在的回报却很大。月球两极可以解答关于我们太阳系历史以及塑造早期地球的过程,以及月球上挥发物(如水)的范围、分布和起源的深刻问题。这些挥发物有能力从根本上改变我们利用月球作为资源的方式。饮用水、可呼吸的空气,甚至强大的火箭燃料都可以从这些储藏库中创造出来,从而有能力改变人类与月球的关系,使其不仅成为崇敬和研究的对象,而且成为我们进一步扩展到太阳系的跳板。谁先到达那里,谁就将为这可能如何发生制定规则。月球的科学和经济宝藏将对任何人开放吗?还是它们受制于严格且广泛执行的不干涉规则,这些规则使获胜者受益并排斥其他任何人?

关于这场竞赛,至少有两件事令人担忧。首先,它发生在监管的黑暗中,国际上几乎没有商定的规则和行为标准。其次,基于中国更快、更坚定的进步,美国注定要失败。最近的发射延误和削减我们的月球探索努力,再加上中国太空计划一系列卓越的工程和科学壮举,意味着美国及其合作伙伴现在正滑落到第二位,这可能会产生持久的后果。

中国的探月计划非常周密、非常专注且非常成功。它以中国月亮女神嫦娥的名字命名,其结构在某种程度上类似于之前赋予美国月球优势的阿波罗计划,并根据现代技术和科学目标进行了调整。自 2007 年以来,嫦娥计划系统地部署了一系列日益复杂的任务,每个任务都比上一个任务涉及更具挑战性的技术和目标。一个关键目标是将人类送上月球及更远的地方,但其中一些任务已经取得了独特的工程和科学壮举。

2019 年,嫦娥四号探测器降落在月球背面,并部署了一辆月球车,至今五年半多过去了,它仍在积极地探测月球的地质、辐射和资源。作为有史以来第一个访问这片隐秘地形的任务,它在月球探测方面开创了一个重要的先例,表明背面是可以到达的——而且不仅仅对美国而言。中国的腾飞轨迹在 2020 年继续,当时嫦娥五号从月球近地侧采集并返回了月球岩石——这是首次此类机器人月球样本返回——并在今年 5 月,嫦娥六号加倍发力其以月球为中心的势头,从月球背面采集并返回了珍贵的月球样本。在中国航天计划中,实现突破性科学的技术是与将人类送上月球的能力同步发展的。

相比之下,美国的月球探测计划经常在政治风向中摇摆不定,不连贯且缺乏重点,难以交付其关键要素并实现目标。它的轮廓在 2004 年出现,目标是将月球用作将人类送往火星的垫脚石。2009 年,这种愿景突然改变,新的目标——小行星和火星——出现了。然而,在 2017 年,NASA 的阿耳忒弥斯计划将重点重新转移到整个机构范围内的月球,既为了与商业和国际合作伙伴进行可持续探索,也为了推进人类对火星的探索。

然而,最近为阿耳忒弥斯计划做出的决策和预算优先事项反映出过度关注其太空发射系统 (SLS),这是一个每次发射耗资数十亿美元的火箭计划,但却以更广泛的科学和技术要务为代价。受法律约束,必须遵循总统政府和国会设定的议程,尽管 SLS 的火箭和配套要素管理绩效糟糕,NASA 仍在该系统上投入巨资,将资金和不确定性堆积到一个日益摇摇欲坠的机构战略之上。现在,美国航天界正处于重新陷入 2000 年代初自我毁灭的循环射击队的边缘,当时人类和机器人探索领域的竞争利益相关者发动了政治战,最终只会制造失败者,而不是国家如此迫切需要的领导力。

在美国步履蹒跚之际,中国及其合作伙伴却在向前迈进,取得了一个又一个的成功。我们没有理由相信他们不会是第一个将载人任务送往月球南极的国家,那里只有大约六个或更少有希望的区域可以安全着陆。根据中国人(和其他人)如何解释和执行目前模糊的不干涉规则,月球的很大一部分最终可能会对其他任何人进行探索或开采构成禁区。我们不确定中国在月球表面会如何行事——这是难题的一部分——但南海的陆地冲突和中国经常侵犯主权领空的事实,几乎没有理由让人乐观。

正如之前提到的,这不是一场短跑,这是一场马拉松。而且,我自己跑过几次马拉松,根据经验我知道,坚持和专注是胜利最关键的要素。还有一套明确的规则和行为标准。那么必须做些什么呢?

首先,航天国家需要开始相互对话,利用科学作为建立对话的平台。这种情况以前发生过。例如,在我担任 NASA 职务的六年多时间里,我曾多次与中国领导人会面。我们交流了关于月球和火星附近航天器轨道的信息——没有人对在那里产生危险碎片碰撞感兴趣——我们还就科学和数据访问进行了良好的讨论。诚然,其中一些会议的筹备比其他会议更困难,但重点仍然是:科学因其明显的全球性质而在空间政策和国际对话中发挥着独特的作用;它可以成为交流的平台,前提是我们能够就我们想要遵守的标准达成一致。

其次,国际航天界应就月球探索中的行为标准以及月球开发(无论是经济开发还是其他开发)进行一系列讨论。这种讨论应阐明如何和平地进行月球探索,避免将地球冲突带入太空。

最后,美国需要以更接近最初的阿耳忒弥斯愿景的方式,更新并坚持一项月球探索计划——这项计划以一致的战略方式结合并协调机器人和载人计划。美国应进一步利用我们的商业合作伙伴,这些合作伙伴现在的能力已超过所有全球竞争对手:SpaceX 和 Rocket Lab 等发射服务提供商,以及 Intuitive Machines 和 Firefly Aerospace 等有效载荷交付公司。公共和私人资源的这种协同结合是一种独特的美国现象,可以加速并从根本上重新思考太空探索。

这是一篇观点和分析文章,作者或作者表达的观点不一定代表《大众科学》的观点。

托马斯·祖布钦目前在瑞士联邦理工学院苏黎世 ETH | 空间担任教授和主任,同时也是航空航天工业演讲者、顾问和董事会成员。他从 2016 年到 2022 年一直担任 NASA 科学部门负责人,负责 130 个任务,包括 37 次发射,包括 JWST、帕克和毅力号。他目前与 Nadia Drake 一起就寻找地球以外的生命发表演讲,并与她合作开展一个关于他在 NASA 和空间科学领域的经历的项目。

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