鐘建業(yè)

二、月球太空港與月球旅游

就像地球上的火車站、碼頭、機場、航天中心一樣，開發(fā)月球首先必須建設月球太空港。屆時，所有到達月球的旅客和貨物都將在那里登陸或離去。月球上的各種建設項目都將盡可能地以其為軸心，各種交通要素，包括火箭加注設施、公路、鐵路等，也都將由此向外延伸。作為一個重要的運輸中心，太空港在為各項事業(yè)提供運輸服務方面扮演了極其重要的角色。開發(fā)月球所需的電力設施、各種建設物資、氧氣、水、農作物以及醫(yī)療設備等，都將由太空港在規(guī)模經濟的指導下，按需分發(fā)給各處。

目前，科學家將月球太空港的地址選在“阿波羅15”號登月艙的降落點——哈德利月溪。它在月球近地端的相對中心處，北緯26.13°，東經3.63°。這個位置被認為是潛力巨大的月球高速公路系統(tǒng)或鐵路系統(tǒng)的戰(zhàn)略中心。由于科學家稱月面的平坦地區(qū)為“?！被颉把蟆?，所以說，往西，它直達遼闊的相對平坦的風暴洋；往東，它穿過亞平寧與高加索山脈間的峽谷，通向同樣巨大的由澄海、靜海、酒海、平富海、浪海相互連接而成的海系。

在執(zhí)行“阿波羅15”任務時，宇航員大衛(wèi)·斯科特和詹姆斯·歐文乘著“獵鷹”號降落，然后駕駛最新的月球漫步系統(tǒng)并利用“流浪者”飛行器進行艙外活動。在1971年7月31日、8月1日、2日連續(xù)3天共漂過了28千米，做了大量的科學調查并采集了那里的巖石樣品。

哈德利月溪其實是雨海平原東部邊緣的一塊盆地，在亞平寧山脈腳下。亞平寧比雨海高出4560米，是月球上的最高點。山脈的高度可被利用來安裝電力塔，向太空港及其他基地發(fā)送電力資源；同時，還可以在那里進行超遠程發(fā)射。最新的衛(wèi)星圖像顯示，從哈德利月溪到北緯85°之間有一個極易鋪設管道的地層，因此，將月球北半部可能存在的水資源引出這一愿望是可以實現(xiàn)的。那里地貌多樣，既有高地，也有海區(qū)，保證了采礦實驗所要求的土壤多樣性。

地月交通線和月球太空港的建成必然為月球觀光旅游業(yè)帶來光明的前景。在阿波羅登月成功后，美國宇航員阿姆斯特朗和庫克就開始征集希望參加登月旅游的名單，在20世紀60年代，阿姆斯特朗登記了93 000人， 而庫克登記了6000余人，可見人們登月旅游的熱情何等之高。2001年4月，蒂托自費到國際空間站旅游，再次激起了太空旅游的熱潮?？梢栽O想，只要條件成熟，經費適當，月球旅游必將成為21世紀的一個亮點。

在哈德利月溪的觀光中心，你能看到月溪自身，它大約1.5千米寬，平均深達400米。在此，“阿波羅15”號飛船及它的月球漫步車毫無疑問它被當做阿波羅歷史的紀念碑被參觀。急劇升降的月球地平線使人們站在地平線上只能看到周圍約3千米處，但是，站在毗鄰的亞平寧山上，方圓135千米的風景將盡收眼底。早期的觀光者可能會在哈德利月溪著陸，或許根本不出艙，盡管如此，在短暫的游覽期間，旅客們仍將為這獨一無二的月球經歷所震撼：令人驚嘆的荒涼美。在更先進的方案里，游客在逗留期間將能夠訪問一些月球基地，并利用高速火車參觀“阿波羅”計劃第一次及最后一次載人登月的著陸點、“阿波羅11”號及“阿波羅17”號登月遺址以及其他的風景名勝。

觀光業(yè)及作為其后盾的服務業(yè)遲早會給月球帶來大量人流，逗留人數(shù)甚至可能超過所有其他活動的總和。為應對這一可能性，在月球基建計劃中加入了一個可供2000人使用的居民點。

三、天文臺和月球實驗室

在21世紀，人類進行月球探測和載人登月的目的首先在于更深入地了解和研究月球，進而利用月球上特有的環(huán)境建立天文觀測臺和多學科實驗室，進行天體觀測、生物醫(yī)學和有關月球物理、化學與地質變化的研究，了解地月系統(tǒng)和太陽系的起源；利用月球作為未來航天飛行進入深空的理想中轉站和人類進入太陽系空間的第一個定居點。

天文觀測或天文學研究的基本手段是利用以各種波長工作的靈敏望遠鏡收集到的從宇宙中遙遠天體發(fā)出的微弱電磁輻射中或從宇宙射線中獲取重要信息，以研究各種天體，包括從行星的塵埃云到爆發(fā)星系中繞黑洞運轉的高溫氣體。觀測塵埃云利用射頻和紅外技術最為合適，而觀測高溫氣體則要用X射線和Y射線望遠鏡。來自天體的紅外線、紫外線、X射線的波譜是十分廣泛的，但不能全部穿透大氣層，而月球卻為此提供了必要的觀測條件。月球周圍無大氣包圍、無電離層、無輻射、重力場小，磁場不到地球的千分之一，是研究天體物理的重要場所。在月球上還可以建立大型剛性望遠鏡基座，建造比地球上更大的天線接收設施，它不僅能夠提高靈敏度，而且可以利用干涉原理提高角分辨率，可以探測到在地球上無法探測到的天體信息，使人類對天體科學的研究來一次新的飛躍。此外，在地球上對月球上的設備進行遙控操作和維護也不十分困難。

最新、最全面的月球地質科學數(shù)據(jù)將由飛越月球表面的成組飛行器探測的結果得到。不過，一次飛越的路徑是遙遠的，時間也是漫長的，大約要6個月。從哈德利太空港的一個基地出發(fā)，飛行器向西穿過風暴洋，并在諸多地點停留并勘察。這些長途飛行器靠方向陀螺儀或衛(wèi)星裝置導航。太空港的運載飛船為地質勘探器提供后勤支持，使它可以在路途上的任一指定點降落。勘探的結果或者就在探測點上分析，或者由哈德利基地的實驗室處理。

許多專家認為，月球是一個研究地球、太陽系和其他行星誕生、現(xiàn)有年代和演變過程的天然實驗室，它甚至使人類有可能洞察宇宙本身的生命周期。月球過去50億年的歷史已保存在月球巖石之中，月球表層含有太陽風和宇宙射線的放射性記錄。在月球上建立多學科實驗室，可進行月球巖石分析、熱流實驗、月面引力實驗、月球大氣成分分析、月球微隕石實驗和月震實驗等。借助月球實驗室可以研究不同重力水平對人和其他生物系統(tǒng)以及物理和化學過程的影響，特別是人和植物長期生活在引力只相當于地球重力1/6的月球環(huán)境下會受到什么影響。與地球上的儀器并用，實驗室可以對地球進行全球性研究，深入了解地球的內層、海洋、大氣和極地冰帽的形成過程，研究生命和生命對自然界產生影響的那些現(xiàn)象。

人類期望深入地探索宇宙，然而除月球外我們所要到達的天體都很遙遠，飛行所需的時間都很長。因此，人類將把月球作為未來航天飛行理想的中間站和人類進入太陽系空間的第一個定居點。

四、月球資源的開發(fā)與利用

“阿波羅”計劃中，宇航員對月球某些地點進行了直接觀測并帶回土樣和巖樣，諸多月球探測器又提供了大量數(shù)據(jù)，而月球軌道衛(wèi)星則給出了圖片。所有這些月球探測為人類開發(fā)、利用月球資源創(chuàng)造了機會?？茖W家認為，在月球表層存在各種有用的元素，而且僅憑簡單地挖掘就能將它們開采。那些物質經過加工、處理、合成等工序后可得到月球建設所需的原料及氧氣，因此可以減少對地球進口的依賴。月球土壤中含有20％的硅，可以用來制造大型太陽能電池陣，利用月球上長晝的太陽能建造太陽能工廠。利用月球上的天然玻璃顆粒，經物理處理加熱后可制成高溫條件下使用的復合材料；月球上大量的氦－3可被用于生產核電；用簡單的磁分離法還可以從月球土壤中得到較純的金屬鐵等，這些月球資源的開發(fā)定將產生直接和間接的經濟和社會效益。

由月球提供的氧經常被認為是在月球表面上將被開發(fā)的最有前途的第一種資源。由于它可為生命保障系統(tǒng)、燃料箱和月球著陸火箭的液氧/液氫發(fā)動機提供當?shù)氐难踉矗詼p少月球運輸系統(tǒng)發(fā)射費用、尺寸及在低地軌道上的初始質量和復雜性，這樣就可以利用裝液氧的空間運送大量高價搭載物，比如人、實驗設備和科學儀器等，從而減少了月球運輸系統(tǒng)每次任務所需的費用?？紤]將月球氧作為潛在商業(yè)產品的另一個重要原因是它很豐富，將近一半的月球表面物質中含氧，而且存在多種提煉技術。“阿波羅17”號從月球搜集來的富鐵火山巖即被稱為“橘紅色土壤”的物質是一種特別重要的、有吸引力的原料。它大量存在并已被?；?，可不經處理直接供應給月球氧生產廠。在約翰遜航天中心已經成功地進行了提取4％氧的實驗，并將其轉化為小規(guī)模的提取操作，大約25噸原料可產出1噸月球氧。隨著生產能力的提高，月球氧計劃將擴大它的商用范疇，包括鐵和鈦等金屬的加工、能量產生、月球著陸工具和低月軌道推進劑補給艙的維持、運轉以及最終的月球旅游業(yè)。

宇宙探測的一個重要問題就是能源，由于重量、發(fā)射費用及航天器本身的容量等原因，目前無法將太陽電池板和核反應堆發(fā)射到月球。由NASA資助的一個研究小組目前正在進行月球機器人的概念研究。由于月球上有硅、金屬和其他制造太陽電池板所必需的所有原料而且沒有空氣，就像一個巨大的真空容器，因此科學家們準備用月球機器人來建造月球太陽能發(fā)電站。該計劃的第一步是向月球上發(fā)送一個太陽能機器人，機器人將攜帶足夠多的原材料來制造太陽電池板，可以產生100千瓦的電力。第二步將充分利用月球本身的資源，即由隨后的航天器在月球上釋放一個“機器人提煉廠”，由太陽電池板提供能量，從月球巖石中提取其他物質。該研究小組希望在隨后幾年中研制出機器人的樣機，并在10年內實現(xiàn)該概念的第一階段工作。

目前，地球上逐漸面臨能源短缺的問題，可值得注意的是，已發(fā)現(xiàn)月球巖土中含有重要的核聚變材料即氦－3。由于常年的太陽風，氦－3通過粒子色散大量沉積在月球上，而在地球上卻只有極少量。氦－3與氘聚變生成氦的過程，不釋放中子，是一種安全、干凈、相對易于實現(xiàn)的可控核聚變反應。據(jù)科學家對月球巖石成分的初步分析推算，月球上的核資源可用數(shù)千年不成問題，核資源的勘探和開采均可由機器人來承擔，使人類免受核輻射的威脅。月球核電站的建筑材料也可就地取材，地球上只需運去核電站儀器設備即可。月球核電站產生的巨大電力，將通過激光或微波輸送到位于近地軌道上的能量中繼衛(wèi)星，然后由中繼衛(wèi)星仍以激光或微波形式傳送到地球接收站，從而造福于人類。此外，將氦－3運回地球進行核聚變獲取能源，也是科學家積極探索的途徑之一。據(jù)有關科學家估計，按美國目前的用電量，在月球上的靜海按3米深開采，可供美國發(fā)電三四百年，其經濟效益十分可觀。

開采月球資源不僅有明顯的直接經濟效益，而且還將產生不可忽視的間接效益。人類開發(fā)和利用月球資源，建立月球基地和工廠，創(chuàng)建人類在月球上的生活、工作環(huán)境并掌握相關技術，這不僅要利用已有的航天技術基礎，包括發(fā)射、運載、飛行器設計、控制和導航、測控、通訊、航天醫(yī)學和生命保障系統(tǒng)以及地面設施等，而且還需要發(fā)展許多新技術，從而推動新技術革命和技術進步。在月球探測、開發(fā)過程中采用的一些新技術還可以在許多方面得到推廣，對國民經濟增長具有潛在的效應。具體應用領域包括：人工智能、機器人、遙控作業(yè)、加工自動化、高超音速飛行、光通信和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、超高溫和耐高溫材料、超級計算機、無污染飛行器、生物醫(yī)學技術和可使密集型農業(yè)發(fā)生革命性變化的封閉生態(tài)生物圈技術等。

五、美好的祝愿

目前是一個航天技術高速發(fā)展，而回報卻難以預測的時代，因而有利可圖的工商業(yè)與科研活動便成為重返月球的推動者及最終的收益方。人們已多次確認了應進行的月球活動，包括旅游、開采月球礦產資源、開展月球地質研究、建立月球天文臺以擴大人類觀測宇宙的視野等。這些項目均為21世紀亟待開展的工作，也是人類在月球上生存與活動的基礎。

對于已經到來的新世紀，有著上百萬平方千米的月球，在地月經濟體系中，將給科學發(fā)展和高回報的商業(yè)計劃提供無窮的機會。這個世紀也許將迎來三極的世界經濟。紅色的火星，白色的月球，以及所有這些文明的搖籃——藍色的地球都將穩(wěn)固地占據(jù)自己的位置。