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为啥中国人一定要上月球?这4点告诉你,月球对于中国的重要性

中国把载人登月的时间节点定在2030年前,围绕这件事投入的人力、物力和资金规模都不小,于是常有人问:登不登月,和普通人的日子究竟有多大关系?

月球上没法买房,月壤里也种不了菜,这些钱如果用在别处,是不是更实在一些?这样的疑问可以理解。

不过只算眼前的账,很容易把一件需要几十年才能看清价值的事情看得过于简单。中国科学院院士、中国月球探测工程首任首席科学家欧阳自远在一次面向公众的活动中,比较系统地回答过这个问题。

他从中国探月“绕、落、回”三步走讲起,一直讲到月球科研站的规划,最后把月球的价值归结为四个方面:军事战略地位、能源、矿产资源和特殊环境。

绕落回步步为营,科研站久久为功

那次活动举办于2021年。欧阳自远开场先列举了当时引起全世界关注的几件事:嫦娥五号从月球采集样品并带回地球;天问一号火星探测器既有环绕火星运行的轨道器,也有在火星表面着陆巡视的祝融号火星车,天上和地上联合探测火星的新格局已经形成;三名中国航天员进入了中国空间站。在这些成果的基础上,他讲到了下一步,也就是中国和俄罗斯联合起来,共建月球科研站。

按他的说法,中国很早就有建立月球科研站的设想,但设想要变成现实,必须先把一系列基础工作做扎实。

当时中国还没有把人送上月球并安全接回来的能力,所以第一步选择了无人探测。嫦娥一号、嫦娥二号是绕月飞行的卫星,卫星沿轨道运行,月球自身也在自转,两者结合就能覆盖月球全球,完成一次全月普查。

普查找到了最关键的区域,嫦娥三号、嫦娥四号便落了下去,每次任务都由一个着陆器和一辆月球车联合开展探测。在此基础上,科学家发现有一些关键问题只有把样品带回实验室才能弄清,于是有了嫦娥五号的采样返回,后续还安排了嫦娥六号。

这条路线后来走得相当扎实。2024年6月,嫦娥六号在月球背面南极艾特肯盆地完成采样并返回,带回1935.3克样品,这是人类首次取回月球背面的样品。

可无人探测终究只是准备阶段。欧阳自远讲得很直接,探月不能一直停留在无人阶段,“绕、落、回”做完以后,要先建成月球科研站的基本型,在月球上开展试验、研究和观测,同时配合载人登月,在月面实地试验,生产必要的装备,建设居住条件,让人类能够更全面地开发利用月球。

2021年3月9日,中俄两国宣布合作建设国际月球科研站,这一项目基本上是在中国原有设想的基础上与俄罗斯结合起来推进的,此后双方陆续公布了相关商谈内容,并联合发布了合作伙伴指南。

国际月球科研站设定了八大科学目标,首要任务是弄清月球的形成、演化、现状和环境,以及月球上有哪些资源和能源可供利用。按照当时公布的计划,2036年至2045年间要建成月球基地,逐步提升科研站运行与人员驻留能力,并全面、大规模地开展科学探测、技术试验和资源能源开发利用。

此后官方对时间表作了进一步细化,提出2035年前后在月球南极区域建成科研站基本型,2045年前后完成拓展型建设,参与合作的国家和国际机构也在逐年增加。

载人登月这一端同样在加速。中国载人航天工程办公室已公布登月所用的梦舟载人飞船、揽月着陆器和长征十号运载火箭,2025年以来,梦舟零高度逃逸试验、揽月着陆器着陆起飞综合验证试验、长征十号系列静态点火试验相继完成。

制高点关乎安全,能矿藏关乎未来

人类为什么要关注月球?欧阳自远给出的背景是,地球环境越来越多地暴露出新的问题,而且始终面临自然灾害的威胁。约6600万年前非鸟类恐龙灭绝,科学界已经掌握了充分证据,确实是小天体撞击地球造成的,那次事件造成了大规模物种灭绝,非鸟类恐龙也未能幸免。

火山、地震、海啸同样对地球构成严重威胁。地球和月球本来就是一个系统,能否充分开发利用月球来支撑人类社会的持续发展,是需要认真对待的问题。

第一个方面是战略地位。上世纪六十年代,美苏两个超级大国的太空竞争,也是一场围绕科技实力和国际影响力的竞争。月球探测向更深处推进,关系到未来的科研布局、资源利用和规则制定。

并且中国坚持和平利用月球,促进人类社会共同发展。正因为月球的战略分量摆在那里,持续参与也关系到未来的规则和话语权。

第二个方面是能源,主要有两种。一种是太阳能。月球只有极其稀薄的外逸层,不刮风、不下雨,也没有气候变化,自转一周约27.3天,昼夜循环约29.5天,白天和黑夜各持续约半个月。月面没有云雾遮挡,能量密度很高。

也正因如此,月面白天温度可达120摄氏度到130摄氏度,夜间则降到零下190摄氏度左右,温差超过300摄氏度。科学家据此提出设想,在月球正面和背面都建太阳能电站,或者每隔120个经度建一座,一共三座串联起来持续供能。

更大胆的方案是让机器人利用月壤3D打印太阳能电池板,沿着约1.1万公里长的月球赤道铺出一条宽约400公里的发电带,这样任何时候都有一半处在阳光照射下,再通过微波或激光把能量传回地球并转换成电能。

欧阳自远也承认,这条“腰带”的实现需要漫长的时间,要从机器人打印几座电站开始,再逐步连成一片。

如果有一天真的建成,地球上的子孙后代就能依靠月球提供的清洁、安全的能源。

另一种能源是氦-3。太阳之所以光芒万丈,是因为内部持续进行着以氢聚变为氦为主的核聚变反应。人类掌握这一原理后先造出了氢弹,后来转向和平利用,开始研究可控核聚变发电。

核聚变需要一亿摄氏度以上的高温,目前以氘和氚为原料,地球上氘很多,氚却很少,而且氚有放射性,反应释放的中子也会带来放射性问题。科学家一直在找替代氚的物质,最终发现太阳风中含有大量氦-3,用它参与聚变有望减少中子辐射问题,安全性也更高。

氦-3在地球上极为稀缺,月球却因为长期接受太阳风照射而积累了可观的储量。中国在嫦娥一号上专门设计了探测项目来测算这一资源,曾估算约为110万吨。

当然,这一前景还取决于可控核聚变技术的成熟,当年曾有观点估计2030年前后可能实现聚变发电,至今这项研究仍在推进之中,国际月球科研站也将承担部分前期试验工作。

第三个方面是矿产资源。嫦娥一号、嫦娥二号对全月物质成分开展过探测,发现月球主要有三类岩石。斜长岩中可供利用的矿产不多。

克里普岩富含铀、钍,更多的是稀土元素,这些元素具有潜在利用价值,但现阶段开采成本太高,还没有必要去开采。月海玄武岩中含有钛铁矿,就是攀枝花铁矿里的那种矿物,可作为研究月面原位制取水和氧气的原料。

这一点和月球基地的生存直接相关。很多国家都盯着月球极区陨石坑底部的冰,那里常年照不到阳光,被称为永久阴影区。从地球向月球运输水的成本很高,所以人们都希望就地取水。可部分水冰位于深陨石坑的永久阴影区,漆黑一片,温度低到零下220摄氏度,设备必须具备特殊的低温工作能力。

此有一部分科学家主张利用钛铁矿生产水和氧气。按欧阳自远的判断,月球资源满足基地自身需要问题不大,真要供人类大规模利用,成本目前还偏高。

真空低重成平台,跳板转运向深空

第四个方面是特殊环境。月球处于超高真空状态,没有全球性磁场,地质构造稳定,重力只有地球的六分之一。重力小带来的最直接好处,是让月球可以成为前往更远深空的出发点。

地球质量大、引力强,火箭要携带大量燃料才能摆脱引力,如果从月球起飞,所需能量显著低于从地球起飞。所以现在普遍认为,月球是人类进入太阳系空间的转运站和新平台,美国也在筹划以月球为中转前往火星。

超高真空、巨大温差和缺少全球性磁场同样可以利用。地球上生产某些特殊材料和特殊药品,需要专门营造超高真空条件,而月球的真空度比地球上超高真空实验室还要高,环境虽然严酷,用好了反而是优势。

而且从更长的时间尺度看,这些投入的回报并不只停留在月球本身。载人登月涉及重型运载火箭、深空通信、生命保障、新材料、精密制造等一整条技术链条,相关成果会逐步转化到民用领域,带动产业升级。

技术往往是一个产业里最值钱的部分,谁先掌握核心技术,谁就在后续合作中拥有更多主动权。迄今只有美国完成过载人登月,如果中国能在这一领域走到前列,形成自主可控的技术体系,今后其他国家开展月球活动时,也需要与中国合作。

从短期看,大规模投入似乎不太划算,从长期看却是关系国家竞争力的基础布局。

欧阳自远最后谈到,充分利用好月球的各种条件,对人类未来的持续发展非常重要。月球将为人类未来的幸福平安和良好发展提供重要资源。

地球和月球本来就是一个系统,人类应当联合起来开发利用月球,把它作为跳板和转运站,更快地走向太阳系的星辰大海。回到开头那个问题,中国人为什么一定要上月球,答案其实已经很清楚:月球关系着太空安全的制高点,蕴藏着面向未来的能源和矿产,又提供了地球上难以复制的特殊环境,国际月球科研站和载人登月工程,正是一步一步把这些价值落到实处的过程。