太空行走与载人登月

郭红锋

人类自1957年10月4日发射第一颗人造地球卫星，便开启了向更远深空探索的旅程，去月球探测就是其中的第一步。在20世纪五六十年代，只有美国和苏联具备太空探索能力，他们先后向月球发射了多枚探测器，从绕月、落月到巡视，一步步向载人登月的更高目标发展。人类登月及其在月球上的活动，也可以说是“太空行走”。

图1 人类首次成功登月

美国从1961年5月到1972年12月的登月工程（也称“阿波罗计划”），总共发射了17艘飞船（阿波罗1号至17号），前10次都是在不断摸索和解决载人登月的各种技术问题，直到1969年7月21日，阿波罗11号飞船载着三名宇航员成功到达月球，其中两名宇航员完成了人类第一次登月。美国宇航员阿姆斯特朗是踏上月球表面的第一人。在这一历史时刻，他曾道出了一句被后人视为经典的话：“这只是我个人的一小步，但却是整个人类的一大步。”

此后，美国又进行了5次载人登月任务，除阿波罗13号没有成功但安全返回外，其余5次均获得成功。整个项目历时11年，先后6次搭载12名航天员成功登上月球。

宇航员们在月球表面看到了各种形状、大小不一的岩石，还发现一些具有光泽的玻璃物质。特别是他们在漆黑的月空中看到硕大而明亮的地球，比在地球上看到的月球要明亮许多。

图2 1968年，阿波罗8号宇航员威廉·安德斯在绕月轨道上拍摄了这张著名的“地出”

航天员们在月球上展开了太阳电池阵，安装了月震仪、重力仪和激光反射阵列，还驾驶月球车在月面活动。他们分别在月球表面完成了月震实验，钻取了三米长的月球岩芯，还测量了月球内部发出的热流，采集了月球岩石和月壤等。这一系列直到今天都无法超越的月球实地探测，也是人类到目前为止唯一在地球以外天体上的太空行走。

人类迄今为止安装在月球上的所有激光反射棱镜，目前只有美国的阿波罗11、14、15飞船和苏联的月球21号飞船安装的共4个棱镜还在工作中。月球正在以3.8厘米/年的速度远离地球，这就是激光反射棱镜观测告诉我们的。

图4 六次阿波罗载人登月宇宙飞船着陆点和当时着陆留下的各种设备（地震实验装置、上升舱等），在目前最高分辨率月球影像中的样子

宇航员们放在月球上的月震仪记录表明，月球和地球一样，也有月壳、月幔和月核。月壳下面是月幔，月幔大致又分为三层。上两层都是固态的，但具有可塑性。最下层月幔处于局部熔融状态。月球的中心部分是月核，其温度约为1000摄氏度，远远不如地核那么热。对月球的探测还发现月球的质量分布不均匀，月球存在几个被称为“质量瘤”的重力异常区。

许多国家的科学家对宇航员取回的月球样品进行了多项共同研究。研究发现月岩中有近60种矿物，其中有6种在地球上尚未发现，而地球上的全部化学元素都在月岩和月壤中发现了。科学家在这些样品中没有发现可供生命存活的月球有机物，也无古微生物的证据，但在月球样品中发现了许多太阳活动事件的踪迹。根据月球样品的同位素分析测定，月球年龄约为46亿年。

“阿波罗”工程耗费了极大的人力物力，但为完成这样一项伟大壮举所需要的多种高新技术，导致20世纪六七十年代产生了液体燃料火箭、微波雷达、无线电制导、合成材料、计算机等一大批高科技工业群体，带动了整个科技的发展和工业繁荣，其二次开发应用的效益，也远远超过“阿波罗”计划本身所带来的直接经济与社会效益。这些成果大大促进了美国微电子、集成电路、通讯行业的急速崛起，培养了大量的顶尖科研人才。总之，载人登月工程对人类社会发展具有重要推动作用。

中国的探月工程（又称嫦娥工程）开始于2004年，分为“无人月球探测”“载人登月”和“建立月球基地”三个阶段。目前已经完成第一阶段的“无人月球探测”任务，共发射了嫦娥1-5号月球探测器，分别完成了绕月、落月和返回任务。

中国探月第二阶段“载人登月”工程的关键技术早在2014年就开始进行了，包括空间站建设、航天器自主对接、航天员在轨工作和出舱太空行走、月球探测器在月面起飞、月球轨道交会对接、再入返回等，这些都是未来载人登月和返回的必要技术。这些技术的攻关和验证，都是为未来载人登月打基础。近期不少权威航天专家都表示了对中国人登上月球时间点的期待，预计2030年前后中国或将实现载人登月。

飛上月球，这是人类千百年来的梦想。中国古代就有飞天的画卷和嫦娥奔月的神话，期待中国航天员在月球进行太空行走的那一天早日到来。

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