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标题: 人类或将重返月球这次载人登月的选址有何讲究？ [打印本页]

作者: 乐可糖无 时间: 2022-11-18 23:42
标题: 人类或将重返月球这次载人登月的选址有何讲究？
来源:科技日报
阿尔忒弥斯计划在月球南极着陆的原因有三：首先月球南极存在一些常年无法被阳光照到的、永久暗中的陨石坑，这些陨石坑底部有可能存在水冰；其次，月球南极可以或许被阳光照射到的高地可以连续得到太阳光的照射，不会被长时间的月夜困扰；最后，由于连续光照，该地区的温度变化不大，这可以大大地降低研发载人登月技术设施的难度。
如今，距离人类最后一次从月球上离开，已过去了50年，人类再也没有去过月球。2004年，美国当局在其新的空间探索计划中提出重返月球，并以此为跳板实验载人登岸火星计划，宣告了其重返月球计划的再次启动。2017年， NASA正式启动了阿尔忒弥斯(Artemis)计划，该计划旨在于2024年实现人类重返月球。
而近来备受关注的“太空发射体系”(SLS)重型火箭则是美国重返月球计划的关键一步。
月球南极登岸，有好处也有不利因素
与阿波罗计划不同，阿尔忒弥斯计划在月球的南极着陆。近期，NASA公布了13个月球南极附近的预选着陆区。之所以选择南极，重要有3个原因。
第一，在月球南极存在一些常年无法被阳光照到的、永久暗中的陨石坑。颠末雷达回波探测，科学家判断在这些陨石坑底部有可能存在水冰。如果科学家的推断被证实，这些水冰不但可以支持未来人类月球基地对用水的需求，还可以通过电解水提取氢气和氧气，为火箭发动机提供燃料。要知道，从月球上生产燃料为飞船加注，比将这些燃料从地球上带过去要便宜得多，如许可以大大降低人类探索深空的本钱。
第二，月球南极可以或许被阳光照射到的高地，可以连续得到太阳光的照射，每年的连续光照时间甚至可达10个月，不存在月球低纬度地区长达14个地球日的月夜。
第三，由于连续光照，该地区的温度变化不大，不像在月球低纬度地区，昼夜温差会超过250摄氏度。这可以大大地降低研发载人登月技术设施，如生命保障体系、航天服计划等的技术难度。
尽管云云，降落在月球南极，并在那里建立人类科研和生活基地，也存在着许多不利的因素。首先，那里没有平坦的月海，多高山峡谷，降落起飞都会非常困难，因此对着陆机遇的要求很高，一旦错过原定着陆点，下一次着陆能找到另一块平坦的备选着陆点的可能性很小。其次，高地上平坦的活动空间不多，也不利于载人月球车的移动。此外，保存有水冰的永久暗中陨石坑底部见不到阳光，因此探测水冰的探测器和发掘机械的能源供给必须由位于高地的基地供给，因此基地到坑底的能源输送须要额外的基础设施，必须事先建立好，才气进入水冰的提取和燃料生产阶段。
一旦降服严寒月夜，月海或更恰当建立基地
相比之下，如果将载人登月和以后基地建立的所在选择在月球北纬、中纬度等靠近零度经线的月海中，除了没有南极那样的水冰、月夜能源需求高和昼夜温差大以外，其他方面都是优点。比如，月海中阵势平坦，非常恰当飞船的起飞和降落，也方便载人月球车的长距离驾驶，扩大了人员活动的范围。此外，月海的月壤中有大量的氧化物，通过还原法也可以提炼出液氧燃料，只是复杂度比从水中提取要高，要消耗更多的能源。而且在不远的未来，一旦相干技术成熟，还可以从月海的月壤中提取核聚变燃料氦-3。
在中纬度的月海中着陆，最大的困难是要降服长达14个地球日的严寒月夜。不过，如今有许多相干研究工作正在睁开，为办理月夜问题提供可行的方案。比如在月日高温时，将月球表面大量的热能存储下来，在月夜期间慢慢开释；还有使用月壤中的硅就地制作大面积、高灵敏度的太阳能帆板，使其在月夜期间，也可以使用地球对太阳光的反射光，产生肯定量的电能；再有就是在月球轨道上布局带有太阳能反射镜的月球卫星，将太阳光反射到基地的大面积太阳能帆板上进行发电。固然，如果小型安全的核能发电站可以或许尽快突破其关键技术，就可以更容易地办理中纬度月球基地的月夜能源需求问题。
至于宇航员的生活用水，好像并不是很大的问题。由于根据地球轨道空间站发展出来的循环使用技术，水的循环使用率可以达到约90%，再加上不停从地球向月球进行少量的水补给，宇航员的生活用水是可以得到满足的。
综上所述，除了NASA正在关注的月球南极着陆方案，在月球北纬、中纬度地区的月海中建立载人登月基地，也已受到越来越多相干机构的关注，并已开始布局多项研究。
陪同着各项登月计划的实验，人类在近期重返月球的目标肯定会成为实际。作为中华民族伟大复兴征程中必不可少的一项举措，也是我国载人航天计划发展的一定选择，陪同着中国地球轨道空间站使命建立的完成并进入应用阶段，中国也开始论证下一阶段的载人航天使命，此中一个重要的目标就是载人登月。中国人登上月球的空想也会在不远的未来变为实际。
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技术创新降低本钱推动载人登月计划“回归”
为什么人类在阿波罗计划之后，就再也没有登上过月球呢？实在，最重要的问题是经费问题。在美苏“太空争霸”的年代，美国当局由于政治原因，在阿波罗计划中投入了大量的经费，最高峰的时间，当局预算的6.5%都投到了阿波罗计划中。但是在那之后，政治上的需求就不再那么紧急，继承登月的政治意义大大降低，美国当局也就不会再拿出那么多钱投入到太空探索的项目中了。
人们不禁要问，以上世纪60年代的技术能力大概人类登月须要泯灭巨额经费，如今的技术已经比那时先辈了不知多少倍，还须要泯灭那么多钱吗？这就要说一下当局航天使命的特点了。当局航天使命由于花的是纳税人的钱，所以总是要确保万无一失，特别是载人航天使命，更是不能出半点儿不对。尽管这么多年过去了，但当局航天使命的这个特点一直没变。因此，虽然技术进步了，但是使命的本钱并没有镌汰，甚至比之前还要更高了。这就是为什么50年过去了，人类一直没有再次回到月球上去。甚至其时阿波罗登月用的，人类迄今为止推力最大的火箭——土星5号，都已经不复存在了。
但是，比年来这种环境有所改变。一方面，商业航天渐渐鼓起，由于经费来源不同以及市场的推动作用，人类进入太空的本钱通过技术创新和回收复用技术的发展一降再降，如今已经降到了当局航天本钱的1/10；另一方面，欧洲、日本、中国和印度等都纷纷启动了经费体量适中的月球探测计划。特别是中国的“嫦娥工程”连续乐成实验数次，此中有3次乐成着陆，还有1次乐成地将月球样品带回了地球，这些计划在不同程度上都打破了上世纪六七十年代美国和苏联对月球探测的把持，“太空比赛”的压力也迫使各国加快推动相干技术的试验与研发，间接推动了载人登月计划的实验。
(作者：吴季，系中国空间科学学会理事长、中国科学院国家空间科学中央原主任)

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