呂　靜

阿波羅計劃之后，似乎人類已經(jīng)“征服”月球，對它的了解也已經(jīng)足夠多；如今再次掀起的探月潮，研究目標何在？

1976年8月，在阿波羅計劃最后一次登月之后的4年，一個6噸重的飛船停在了月球的危海，該飛船僅僅在月球逗留了一天，即發(fā)回月面的壯觀照片，并采集了巖石標本，就匆匆返航。

“月神24”是前蘇聯(lián)無人樣本返航計劃的一只飛船，這個計劃共有三只飛船，只有“月神24”安全返航。

在冷戰(zhàn)政治的奇怪邏輯中，俄國人的月球計劃在登月戰(zhàn)役中被看成是一種失敗，因為他們用的是機器人。而事實上，“月神”計劃是一個驚人的技術(shù)進步?！霸律?7”和“月神21”都配備了最早的全自動地外飛行器，而且它們歷時幾個月，沿月表旅行了幾千公里。“月神16”“月神20”和“月神24”還是唯一帶回月球土壤樣本的機器人計劃?！霸律?4”在月球上鉆了一個2米的核心樣本，與阿波羅宇航員所鉆的深度一樣。

這些是30年前的事情，自那以后，再沒有一條返回式的飛船登上過月球。

但是，所有這一切就要改變了。大約在下一個10年，新一代的月球計劃將使人類革命性地理解我們的這個近鄰。有了適當?shù)念A算和有限的有效負荷，這些無人駕駛飛船將更像前蘇聯(lián)的“月神”而不是美國的阿波羅。這些計劃將是美國航空航天局(NASA)、歐洲宇航局(ESA)、中國、英國和印度，也許還有其他國家共同參與的國際性項目。在2020年之前，為深入了解月球，人類將重返月球。

從月震捕獲信息

和上世紀60年代競爭性的太空競賽不同，這一次重返月球?qū)⑹且淮胃叨群献鞯男袆印?008年3月，NASA宣布了一項提議，要將所有國家的無人登陸器都聯(lián)合起來，挑選組成為國際月球網(wǎng)絡(luò)(ILN)。這一網(wǎng)絡(luò)將掃描整個月球，詳盡地傾聽、測量和分析月球表面。

對于我們來說，月亮還有很多未解之謎。沒有人知道月亮內(nèi)部是由什么組成的。它是不是有一個固體的金屬核心，還是有一個熔化的核心，或者二者兼而有之？——實際上，我們迄今完全不知道月亮是不是有個核。GRAIL這一月亮軌道器將于2011年發(fā)射——到時候月亮將會“被敲個底朝天”。

GRAIL將繪制出比以往任何一次計劃都準確1000倍的月球重力場圖。一旦宇航員再度飛向月球，這將是準確登陸所必需的知識。不過，重力試驗也有純粹的科學目的。假如，月球和地球一樣，最里面是一個固體的核心，外面還包著一個液體的核心，GRAIL就應(yīng)該能探測到其內(nèi)核的顫動，并能揭示出它以前的樣子和現(xiàn)在的整個風貌。

就算GRAIL不能直接探測到月球核心，借助ILN上的震動探測器，它也可能確定月球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。月球科學家長期以來一直夢想著建立一個月球震動網(wǎng)絡(luò)。通過聆聽一個物體中震波的傳播方式，你就可以說出很多關(guān)于這些被波穿過的巖石情況，比如它們是什么巖石，是怎樣排列的，以及它們的密度結(jié)構(gòu)是怎樣的。事實上，我們關(guān)于地球內(nèi)部的知識主要都來自對地震波的測量。

震動網(wǎng)絡(luò)并不全是新的東西，6個阿波羅計劃中的4個都帶有功能完善的測震儀，這些設(shè)備直到1978年才被關(guān)閉。但是，測震儀是不完美的聽診器。它們只能觀測到同測震臺之間距離一樣的深度。而由于阿波羅上的幾臺測震儀被分開放置時中間只有幾百公里，它們無法提供月核的答案，也無法提供月球遠側(cè)的地震強度，因為那里沒有放置傳感器。

雖然有其局限性，阿波羅的網(wǎng)絡(luò)還是提供了一些月球信息，比如它發(fā)現(xiàn)了月震及其兩個發(fā)生特點：深和淺。阿波羅的儀器錄制了幾千次發(fā)生在月表700到1000公里以下的深層月震，這比地球上的地震要深得多。淺表的月震就更加令人迷惑了，其發(fā)生量也非常少；阿波羅震動檢波器在8年中記錄了28次，最高震級是5.8級，這種月震就足以引起月球上任何人造基地測震臺的明顯結(jié)構(gòu)性損害，特別是因為月殼的剛性，引起的月震要比地震持續(xù)的時間長。

基本上，我們對淺表性月震一無所知。沒有人知道它們是由什么引起的，也沒有人知道它們是發(fā)生在月表之下200公里還是1公里，也不知它們是隨機分布地發(fā)生，還是趨向于在某一個地方發(fā)生，如果確實如此，經(jīng)常發(fā)生月震的地方就不是建立月球基地的好地點。新的震動網(wǎng)絡(luò)將有助于回答這些問題。

從外到內(nèi)，了解月球起源

另外一個要做的月球網(wǎng)絡(luò)項目是測量來自月球內(nèi)部的熱流動。這一指標將揭示月球內(nèi)部由放射性元素所產(chǎn)生的熱量有多少，這些信息都會有助于解釋月震的發(fā)現(xiàn)。對震動波的測量也有助于明確月球的組成成分。如果證明月球成分與地球非常不同的話，就相當于給研究工作扔了一個解決問題的扳手：人們一直認為月亮是由地球與一個火星大小的行星碰撞的碎片所形成的。

建立熱流傳感器網(wǎng)絡(luò)可能比較麻煩，因為需要將它們深埋在月壤下。阿波羅的宇航員曾希望在月球上鉆一個3米深的孔，但是卻吃驚地發(fā)現(xiàn)月球巖石表層的風化層非常堅固，所以最后也沒能打到預定的深度。既然宇航員做起來都很困難，那么，按理說機器人做起來就該更困難了。但是，“月神24”卻證明，這也許并不是不可能的。

ILN要解開的第三個謎團就是月球磁力。不像地球，月球沒有磁場?？墒荖ASA衛(wèi)星“月亮勘探者”在上世紀90年代晚期的時候曾按計劃撞擊月球，結(jié)果發(fā)現(xiàn)月表有大塊的磁性物質(zhì)，這些物質(zhì)究竟是如何抵達月球的仍然是個謎。早期月球是不是有個磁場，而這正是其遺跡呢？或者這些物質(zhì)是以某種方式被隕星撞擊而磁化的？人們認為，月壤包含著微細的鐵粒。而撞擊會熔化或蒸發(fā)這些鐵，并能在巖石冷卻后產(chǎn)生一種會在鐵粒上留下永久印記的瞬態(tài)磁場。正如地球磁場的作用一樣，這種印記磁場可能有助于保護未來的月球基地免受太陽風的危害，并可保護電子系統(tǒng)和宇航員不受帶電粒子的轟擊。

由于所有這些原因，ILN的網(wǎng)點將可能包含一個測震儀、一個熱流探測器和一個磁力計。但是，很多細節(jié)還有待澄清。第一是定位問題。要做得好，一個測震網(wǎng)絡(luò)將至少需要6個站點，要均勻分布在月球的各個地方，有遠端的，有近端的，還有靠近兩極的。第二，所有的站點都要在相同時間進行測量。還有，這些觀測站點要能連續(xù)工作，至少要和測震網(wǎng)絡(luò)的操作時間一樣長久。

一個更讓人頭大的問題就是在長達14天的月球夜里給這些站點供能，因為這個時候是得不到太陽能的(有人建議白天用太陽能，夜晚是用電池或燃料電池，靠近月球兩極的地方用得天獨厚的太陽能，還有人提議用核反應(yīng)堆)。假如有半數(shù)網(wǎng)點在一定的時間里都因為漫漫長夜缺少動能而未能聯(lián)機的話，那么，整個網(wǎng)絡(luò)就告癱瘓。更糟糕的是，遠端的觀測站點將沒有能看到地球的直接線路，需要一個起著通訊轉(zhuǎn)播的軌道衛(wèi)星。

計劃已經(jīng)啟動

一些成員已經(jīng)提出了詳盡的計劃。歐洲宇航局(ESA)的高級研究協(xié)調(diào)員符英歷經(jīng)10年研究出一套微型儀器，將在2013年隨歐洲宇航局的“火星探測器計劃”上天。由于配備了一個測震儀、一個熱流探測器和一個磁力計，這是一套與ILN網(wǎng)點很相像的虛擬藍圖。歐洲宇航局提出的下一次月球計劃的一部分也包括著相似的裝備。英國正在研究被稱為“月光普照計劃”的可行性，據(jù)倫敦英國國家宇航中心的太空科學主任帕克說，該計劃將有3～4個小型科學觀測站登陸月球，他補充說道：“雖然細節(jié)還沒有最終確定，但‘月光普照軌道器也一樣需要數(shù)據(jù)中繼鏈接?！?/p>

在已經(jīng)計劃的項目中，有兩件事最引人興趣：這就是錢和信息。目前錢已經(jīng)開始流入，今年4月，NASA為加州莫菲特場新的月球科學研究所剪彩，該所將配合美國的月球科學研究，最終也將與其他國家一起進行合作研究。今年，這個研究所將頒發(fā)總數(shù)為500萬美元的獎金，支持那些在2008年底之前從事月球科學研究的50位科學家。

2008年日本發(fā)射的“月亮女神”和中國的“嫦娥一號”軌道器都將源源不斷地發(fā)回有關(guān)月球的信息數(shù)據(jù)，印度也于幾個月后發(fā)射了月球初航-1號，NASA計劃將于2009年2月份發(fā)射月球勘探軌道器(LRO)，于2011年發(fā)射GRAIL，然后就將到所有這些登陸器組建ILN網(wǎng)絡(luò)的時代。

世事難料，40年前超級大國登月的太空競賽，如今正在漸漸演變?yōu)閲H間的合作項目。