新世纪的月亮（下）

钟建业

二、月球太空港与月球旅游

就像地球上的火车站、码头、机场、航天中心一样，开发月球首先必须建设月球太空港。届时，所有到达月球的旅客和货物都将在那里登陆或离去。月球上的各种建设项目都将尽可能地以其为轴心，各种交通要素，包括火箭加注设施、公路、铁路等，也都将由此向外延伸。作为一个重要的运输中心，太空港在为各项事业提供运输服务方面扮演了极其重要的角色。开发月球所需的电力设施、各种建设物资、氧气、水、农作物以及医疗设备等，都将由太空港在规模经济的指导下，按需分发给各处。

目前，科学家将月球太空港的地址选在“阿波罗15”号登月舱的降落点——哈德利月溪。它在月球近地端的相对中心处，北纬26.13°，东经3.63°。这个位置被认为是潜力巨大的月球高速公路系统或铁路系统的战略中心。由于科学家称月面的平坦地区为“海”或“洋”，所以说，往西，它直达辽阔的相对平坦的风暴洋；往东，它穿过亚平宁与高加索山脉间的峡谷，通向同样巨大的由澄海、静海、酒海、平富海、浪海相互连接而成的海系。

在执行“阿波罗15”任务时，宇航员大卫·斯科特和詹姆斯·欧文乘着“猎鹰”号降落，然后驾驶最新的月球漫步系统并利用“流浪者”飞行器进行舱外活动。在1971年7月31日、8月1日、2日连续3天共漂过了28千米，做了大量的科学调查并采集了那里的岩石样品。

哈德利月溪其实是雨海平原东部边缘的一块盆地，在亚平宁山脉脚下。亚平宁比雨海高出4560米，是月球上的最高点。山脉的高度可被利用来安装电力塔，向太空港及其他基地发送电力资源；同时，还可以在那里进行超远程发射。最新的卫星图像显示，从哈德利月溪到北纬85°之间有一个极易铺设管道的地层，因此，将月球北半部可能存在的水资源引出这一愿望是可以实现的。那里地貌多样，既有高地，也有海区，保证了采矿实验所要求的土壤多样性。

地月交通线和月球太空港的建成必然为月球观光旅游业带来光明的前景。在阿波罗登月成功后，美国宇航员阿姆斯特朗和库克就开始征集希望参加登月旅游的名单，在20世纪60年代，阿姆斯特朗登记了93 000人， 而库克登记了6000余人，可见人们登月旅游的热情何等之高。2001年4月，蒂托自费到国际空间站旅游，再次激起了太空旅游的热潮。可以设想，只要条件成熟，经费适当，月球旅游必将成为21世纪的一个亮点。

在哈德利月溪的观光中心，你能看到月溪自身，它大约1.5千米宽，平均深达400米。在此，“阿波罗15”号飞船及它的月球漫步车毫无疑问它被当做阿波罗历史的纪念碑被参观。急剧升降的月球地平线使人们站在地平线上只能看到周围约3千米处，但是，站在毗邻的亚平宁山上，方圆135千米的风景将尽收眼底。早期的观光者可能会在哈德利月溪着陆，或许根本不出舱，尽管如此，在短暂的游览期间，旅客们仍将为这独一无二的月球经历所震撼：令人惊叹的荒凉美。在更先进的方案里，游客在逗留期间将能够访问一些月球基地，并利用高速火车参观“阿波罗”计划第一次及最后一次载人登月的着陆点、“阿波罗11”号及“阿波罗17”号登月遗址以及其他的风景名胜。

观光业及作为其后盾的服务业迟早会给月球带来大量人流，逗留人数甚至可能超过所有其他活动的总和。为应对这一可能性，在月球基建计划中加入了一个可供2000人使用的居民点。

三、天文台和月球实验室

在21世纪，人类进行月球探测和载人登月的目的首先在于更深入地了解和研究月球，进而利用月球上特有的环境建立天文观测台和多学科实验室，进行天体观测、生物医学和有关月球物理、化学与地质变化的研究，了解地月系统和太阳系的起源；利用月球作为未来航天飞行进入深空的理想中转站和人类进入太阳系空间的第一个定居点。

天文观测或天文学研究的基本手段是利用以各种波长工作的灵敏望远镜收集到的从宇宙中遥远天体发出的微弱电磁辐射中或从宇宙射线中获取重要信息，以研究各种天体，包括从行星的尘埃云到爆发星系中绕黑洞运转的高温气体。观测尘埃云利用射频和红外技术最为合适，而观测高温气体则要用X射线和Y射线望远镜。来自天体的红外线、紫外线、X射线的波谱是十分广泛的，但不能全部穿透大气层，而月球却为此提供了必要的观测条件。月球周围无大气包围、无电离层、无辐射、重力场小，磁场不到地球的千分之一，是研究天体物理的重要场所。在月球上还可以建立大型刚性望远镜基座，建造比地球上更大的天线接收设施，它不仅能够提高灵敏度，而且可以利用干涉原理提高角分辨率，可以探测到在地球上无法探测到的天体信息，使人类对天体科学的研究来一次新的飞跃。此外，在地球上对月球上的设备进行遥控操作和维护也不十分困难。

最新、最全面的月球地质科学数据将由飞越月球表面的成组飞行器探测的结果得到。不过，一次飞越的路径是遥远的，时间也是漫长的，大约要6个月。从哈德利太空港的一个基地出发，飞行器向西穿过风暴洋，并在诸多地点停留并勘察。这些长途飞行器靠方向陀螺仪或卫星装置导航。太空港的运载飞船为地质勘探器提供后勤支持，使它可以在路途上的任一指定点降落。勘探的结果或者就在探测点上分析，或者由哈德利基地的实验室处理。

许多专家认为，月球是一个研究地球、太阳系和其他行星诞生、现有年代和演变过程的天然实验室，它甚至使人类有可能洞察宇宙本身的生命周期。月球过去50亿年的历史已保存在月球岩石之中，月球表层含有太阳风和宇宙射线的放射性记录。在月球上建立多学科实验室，可进行月球岩石分析、热流实验、月面引力实验、月球大气成分分析、月球微陨石实验和月震实验等。借助月球实验室可以研究不同重力水平对人和其他生物系统以及物理和化学过程的影响，特别是人和植物长期生活在引力只相当于地球重力1/6的月球环境下会受到什么影响。与地球上的仪器并用，实验室可以对地球进行全球性研究，深入了解地球的内层、海洋、大气和极地冰帽的形成过程，研究生命和生命对自然界产生影响的那些现象。

人类期望深入地探索宇宙，然而除月球外我们所要到达的天体都很遥远，飞行所需的时间都很长。因此，人类将把月球作为未来航天飞行理想的中间站和人类进入太阳系空间的第一个定居点。

四、月球资源的开发与利用

“阿波罗”计划中，宇航员对月球某些地点进行了直接观测并带回土样和岩样，诸多月球探测器又提供了大量数据，而月球轨道卫星则给出了图片。所有这些月球探测为人类开发、利用月球资源创造了机会。科学家认为，在月球表层存在各种有用的元素，而且仅凭简单地挖掘就能将它们开采。那些物质经过加工、处理、合成等工序后可得到月球建设所需的原料及氧气，因此可以减少对地球进口的依赖。月球土壤中含有20％的硅，可以用来制造大型太阳能电池阵，利用月球上长昼的太阳能建造太阳能工厂。利用月球上的天然玻璃颗粒，经物理处理加热后可制成高温条件下使用的复合材料；月球上大量的氦－3可被用于生产核电；用简单的磁分离法还可以从月球土壤中得到较纯的金属铁等，这些月球资源的开发定将产生直接和间接的经济和社会效益。

由月球提供的氧经常被认为是在月球表面上将被开发的最有前途的第一种资源。由于它可为生命保障系统、燃料箱和月球着陆火箭的液氧/液氢发动机提供当地的氧源，以减少月球运输系统发射费用、尺寸及在低地轨道上的初始质量和复杂性，这样就可以利用装液氧的空间运送大量高价搭载物，比如人、实验设备和科学仪器等，从而减少了月球运输系统每次任务所需的费用。考虑将月球氧作为潜在商业产品的另一个重要原因是它很丰富，将近一半的月球表面物质中含氧，而且存在多种提炼技术。“阿波罗17”号从月球搜集来的富铁火山岩即被称为“橘红色土壤”的物质是一种特别重要的、有吸引力的原料。它大量存在并已被粒化，可不经处理直接供应给月球氧生产厂。在约翰逊航天中心已经成功地进行了提取4％氧的实验，并将其转化为小规模的提取操作，大约25吨原料可产出1吨月球氧。随着生产能力的提高，月球氧计划将扩大它的商用范畴，包括铁和钛等金属的加工、能量产生、月球着陆工具和低月轨道推进剂补给舱的维持、运转以及最终的月球旅游业。

宇宙探测的一个重要问题就是能源，由于重量、发射费用及航天器本身的容量等原因，目前无法将太阳电池板和核反应堆发射到月球。由NASA资助的一个研究小组目前正在进行月球机器人的概念研究。由于月球上有硅、金属和其他制造太阳电池板所必需的所有原料而且没有空气，就像一个巨大的真空容器，因此科学家们准备用月球机器人来建造月球太阳能发电站。该计划的第一步是向月球上发送一个太阳能机器人，机器人将携带足够多的原材料来制造太阳电池板，可以产生100千瓦的电力。第二步将充分利用月球本身的资源，即由随后的航天器在月球上释放一个“机器人提炼厂”，由太阳电池板提供能量，从月球岩石中提取其他物质。该研究小组希望在随后几年中研制出机器人的样机，并在10年内实现该概念的第一阶段工作。

目前，地球上逐渐面临能源短缺的问题，可值得注意的是，已发现月球岩土中含有重要的核聚变材料即氦－3。由于常年的太阳风，氦－3通过粒子色散大量沉积在月球上，而在地球上却只有极少量。氦－3与氘聚变生成氦的过程，不释放中子，是一种安全、干净、相对易于实现的可控核聚变反应。据科学家对月球岩石成分的初步分析推算，月球上的核资源可用数千年不成问题，核资源的勘探和开采均可由机器人来承担，使人类免受核辐射的威胁。月球核电站的建筑材料也可就地取材，地球上只需运去核电站仪器设备即可。月球核电站产生的巨大电力，将通过激光或微波输送到位于近地轨道上的能量中继卫星，然后由中继卫星仍以激光或微波形式传送到地球接收站，从而造福于人类。此外，将氦－3运回地球进行核聚变获取能源，也是科学家积极探索的途径之一。据有关科学家估计，按美国目前的用电量，在月球上的静海按3米深开采，可供美国发电三四百年，其经济效益十分可观。

开采月球资源不仅有明显的直接经济效益，而且还将产生不可忽视的间接效益。人类开发和利用月球资源，建立月球基地和工厂，创建人类在月球上的生活、工作环境并掌握相关技术，这不仅要利用已有的航天技术基础，包括发射、运载、飞行器设计、控制和导航、测控、通讯、航天医学和生命保障系统以及地面设施等，而且还需要发展许多新技术，从而推动新技术革命和技术进步。在月球探测、开发过程中采用的一些新技术还可以在许多方面得到推广，对国民经济增长具有潜在的效应。具体应用领域包括：人工智能、机器人、遥控作业、加工自动化、高超音速飞行、光通信和数据处理系统、超高温和耐高温材料、超级计算机、无污染飞行器、生物医学技术和可使密集型农业发生革命性变化的封闭生态生物圈技术等。

五、美好的祝愿

目前是一个航天技术高速发展，而回报却难以预测的时代，因而有利可图的工商业与科研活动便成为重返月球的推动者及最终的收益方。人们已多次确认了应进行的月球活动，包括旅游、开采月球矿产资源、开展月球地质研究、建立月球天文台以扩大人类观测宇宙的视野等。这些项目均为21世纪亟待开展的工作，也是人类在月球上生存与活动的基础。

对于已经到来的新世纪，有着上百万平方千米的月球，在地月经济体系中，将给科学发展和高回报的商业计划提供无穷的机会。这个世纪也许将迎来三极的世界经济。红色的火星，白色的月球，以及所有这些文明的摇篮——蓝色的地球都将稳固地占据自己的位置。