德克萨斯州伍德兰兹——美国应该在21世纪重启冷战时期的阿波罗计划，派遣人类重返月球……还是应该全力以赴，直接派遣宇航员前往前所未至的火星？几十年来，美国科学家和政策制定者一直反复争论美国下一个伟大的地外目的地，但没有取得什么实质性进展。自从美国人——或者说任何人——上次离开近地轨道已经过去近半个世纪了，这场辩论似乎迷失在太空之中。
许多人类太空飞行的倡导者认为，这种情况很快就会改变，这要归功于唐纳德·特朗普总统政府的新举措以及私营企业主导的商业努力的混合。特朗普白宫对美国宇航员的愿景目前仍不明朗，但有计划重新启动国家空间委员会。该委员会由副总统迈克·彭斯领导，将为美国宇航局以及SpaceX、蓝色起源、波音、洛克希德·马丁和轨道ATK等美国大型和小型火箭公司制定新的太空议程。
与此同时，正如上周第48届月球和行星科学会议（LPSC）的会议所表明的那样，人们对美国未来在太空领域的猜测达到了近年来的最高点。在会议上，科学家们公布了关于地球月球、火星、小行星、彗星和其他无数感兴趣的宇宙天体的最新发现，他们通常怀着重燃人类前往其他世界的热情。尽管机器人探测器是当今行星科学中持续探索的手段，但许多研究人员越来越将宇航员视为不久的将来探索的关键力量。
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目的地：月球
月球和行星研究所的高级科学家大卫·克林说：“一旦我们将宇航员送出近地轨道，行星科学将彻底改变。毫无疑问，探索月球的最佳方式是通过训练有素的宇航员。阿波罗计划精彩地证明了这一点。”
克林说，他渴望看到美国宇航局使用该机构的太空发射系统（SLS）火箭进行的首次探索任务，该火箭目前正在与载人猎户座飞船一起开发。在特朗普政府的坚持下，美国宇航局正在评估在2019年中期将两名宇航员送入月球轨道的可能性，这比饱受延误困扰的SLS和猎户座计划提前了数年。“我更渴望看到宇航员将机器人资产部署到月球表面，并最终亲自在那里着陆，”克林补充道。“我们需要重返月球表面。我们需要采集样本。而且我们需要将它们带回地球。”
科学宝藏
克林说，月球是科学家的一座宝藏，因为它为理解地球和其他行星的起源和演化提供了关键见解：它们是如何从小天体的吸积和分化中形成的；它们在早期历史上是如何受到撞击的；甚至它们中的一些是如何在绕太阳轨道运行中迁移的。“回答这些问题的最佳地点是在月球上，”他解释说，因为其无空气的表面包含着太阳系45亿年历史的几乎未改变的印记。
圣母大学的月球科学家克莱夫·尼尔表示，不成为一个疯子，你就成不了火星人。图片来源：芭芭拉·戴维
克林说，在地球上，破坏性的地质过程模糊了我们对那些久远的形成时期的观察。即使在比地球惰性得多的现代火星上，我们可能寻求的太阳系最深奥的谜团的许多答案也被缓慢的地质作用抹去了。
克林还将月球视为通往火星的门户。“在我们前往火星的路上，我们必须有合理、有意义的里程碑，”他解释说。“我们都想把人类送上火星。问题是，你怎么到达那里？我不认为我们会在2035年或2045年之前培养出能够神奇地到达火星的合适劳动力。我们需要为那一飞跃开发技术和劳动力，这可以在[月球轨道]和月球上实现。”
每个火星人都是疯子
圣母大学的月球科学家克莱夫·尼尔认为，任何关于月球与火星的争论都是无意义的。“这不是二选一，”他说，因为月球可以通过利用月球资源来支持人类更深入地扩展到太阳系，从而促进火星探索。
“不成为一个疯子，你就成不了火星人，”尼尔说。“如果你想‘插旗和留下足迹’，现在就去火星。但你永远不会再回去，因为那是阿波罗计划，一个很棒的计划，但它不可持续。”
对尼尔来说，地球的卫星首先是一个拥有丰富资源的世界，这些资源可以而且应该被利用。例如，他指出月球两极的背阳陨石坑，那里近乎恒定的黑暗已经捕获并保存了水冰，可以将其转化为氧气、水和火箭推进剂。“我们必须做一些基本的地质勘探，”他说。“如果月球的资源被证明是丰富的，那么‘你就会将月球纳入我们的经济影响范围。我认为月球是赋能的，这来自于它的资源。’”
阿波罗梦想
在上周LPSC会议正式开始之前的一次分组会议上，阿波罗17号登月宇航员和地质学家杰克·施密特回顾了人类探索月球的价值。自从1972年12月最后一次阿波罗任务期间，施密特以兔子跳的方式穿过低重力的月球表面以来，已经过去了将近45年；阿波罗12名登月宇航员中有一半已经去世。随着他的阿波罗17号队友吉恩·塞尔南今年早些时候去世，施密特成为该任务中最后一位登上月球的在世人员。
施密特的演讲提出了许多听众熟悉的问题。几十年来，他一直倡导月球开采氦3的潜在经济价值，氦3是一种可能对某些形式的核聚变至关重要的同位素。施密特解释说，月球表面从太阳风数十亿年的轰击中吸收了大量的氦3，利用这种资源是月球定居点如何自给自足的方式。前提是地球上的科学家首先要弄清楚如何使核聚变成为一种经济上可行的动力来源，这是一个他们几十年来一直未能实现的目标。
施密特对人类在月球的未来充满信心。“基于向地球出口氦3用于聚变发电的月球定居点对我来说很有意义。我认为，这不仅开始使我们成为一个双行星物种，而且还以许多不同的方式促进了火星的探索，”他指出。
阿波罗17号登月宇航员和地质学家杰克·施密特倡导在月球上开采氦3的潜在经济价值。图片来源：芭芭拉·戴维
例如，他说，开采氦3会产生包括水、氢、碳和氮在内的副产品。这些有用的物质在月球土壤中仅以最微量的形式存在，但必须处理如此大量的表面材料才能收获氦3，因此它们会大量积累。施密特解释说，来自低重力月球的水可以用作保护性的、阻挡辐射的茧，内置于前往火星的载人飞船的超结构中。“在宇宙飞船周围几英寸的水会很重，而且从地球上运来很贵。你可以在月球上的任何地方生产水，”他说。
红色星球行动
其他人则对月球和在那里发展基础设施所需的数十年时间没有兴趣。他们的目光反而投向了更大的目标：火星。SpaceX的首席执行官兼首席火箭工程师埃隆·马斯克是“火星优先”阵营的主要代表。据SpaceX工程师保罗·伍斯特说，马斯克的这家私营公司正在稳步推进红色星球的规划。“SpaceX的长期愿景是使大量的人有可能前往火星，”他说。
伍斯特报告说，SpaceX计划建造一个巨型火箭和一个巨大的星际载人运输器，以填充火星前哨站，并最终建成一座完整的城市。但在该公司实现这些宏伟目标之前，它必须首先巩固其向火星发送任何东西的能力。这将通过该公司红色龙飞船的星际飞行来实现，红色龙飞船是SpaceX龙飞船的衍生品，该飞船已经将货物运往国际空间站，并将在适当的时候将宇航员运往那里。伍斯特说，SpaceX打算迅速在火星上建立地面基础设施，希望从2020年代中期开始。“我们显然还有很多工作要做，”他说。
SpaceX的火星计划的一个关键组成部分已经在地球上多次得到证明。该公司已多次将其猎鹰9号火箭的第一级降落在海上无人驾驶船上，以及在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地的陆地上。由于第一级可以重复使用，而不是发射一次就丢弃，因此可以发展出规模经济，从而大大降低进入太空的成本，进而降低殖民火星的巨额计划的价格。为了使SpaceX的雄心勃勃的计划奏效，该公司必须开发和展示其下一代火箭的可重复使用性，这些火箭有望在猎鹰9号之后首次亮相。
伍斯特表示，SpaceX 正在考虑在 2020 年进行一次无人驾驶的“红龙”号飞船火星飞行，该飞船能够运送大约一吨的有效载荷。其他红龙号飞船可能会大约每两年发射一次，届时火星和地球处于有利的轨道位置，可以最大限度地减少星际穿越所需的燃料。
SpaceX 的“红龙”号飞船即将实现火星自动着陆。这家私营公司将目光投向火星，旨在在那遥远的世界建立前哨站，并最终建立一座城市。图片来源：SpaceX
SpaceX 标记着地点
伍斯特说：“首要任务是学习如何在火星上着陆大型有效载荷。”为了准备在那个遥远的世界建立前哨站，红龙号上的实验将测试现场推进剂的生产。他说，可以通过处理火星表面的水以及从富含二氧化碳的大气中提取气体来实现。事实上，美国宇航局也计划尝试类似的做法——在宇航局的“火星 2020”探测器上进行“火星原位资源利用制氧实验 (MOXIE)”。
SpaceX 一直在与 NASA 和非 NASA 着陆点专家悄悄合作，为飞船着陆绘制地点。场地选择取决于该公司寻找的水量——伍斯特解释说，需要数千吨。他说，其中一个地点“看起来很有希望”：阿卡迪亚平原，这是火星上一个平坦的平原，似乎在地表附近有大量的冰。
当然，有冰的地方很可能存在地下液态水层——以及潜在的生命，这引发了 SpaceX 可能因在该地区着陆而违反“行星保护”协议的可能性。伍斯特表示，SpaceX 正在与 NASA 的行星保护办公室合作，以妥善解决这些问题。目前，他重申该公司绝对开放业务，并渴望吸引研究人员利用“红龙”号运输他们的实验。“SpaceX 是一家运输公司，”伍斯特解释说。“我们非常乐意为各种人向火星运送有效载荷，”他补充道。这一提议也引起了 NASA 的兴趣，他们计划与该公司签约，在 2020 年发射一项潜在的科学实验。“我们希望将其转变为一种稳定的节奏，根据每一个机会向火星发送（红龙）飞船，并最终过渡到我们的大型火星飞行器，以运送非常大的有效载荷，”他总结道。
无论是重返月球还是首次登上火星，美国的行动轨迹似乎已让研究界进入了准备就绪的状态。无论是通过政府支持的公私合作、国际合作，还是唯一一个让宇航员登上月球的国家的独立努力，都有大量的地外科学可以——而且将会——被完成，甚至可能由人类完成。