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月球南极有一些坑,坑底永远照不到阳光,温度只比绝对零度高几十度。从来没有任何探测

月球南极有一些坑,坑底永远照不到阳光,温度只比绝对零度高几十度。从来没有任何探测器下去过。再过几天,中国要往那里发射一台会跳的机器人,它靠火箭发动机一跃能跳出15千米,目标就是这些黑坑的坑底。

这是嫦娥七号任务,中国的第7次探月。它的目标,是成为有史以来第一个直接降落在月球南极的探测器,去那里找水冰。找到多少、长什么样,关系到中美两国各自的月球基地计划往哪儿盖、怎么盖。

按计划,嫦娥七号将于8月24日上午在海南文昌航天发射场由长征五号火箭发射。整个任务包括一个轨道器和一个着陆器,着陆器上带着一辆月球车和一台6条腿的飞跃器。飞船最多6天抵达环月轨道,再在轨道上准备两个月,11月着陆。

着陆点选在沙克尔顿撞击坑附近。这个坑直径21千米,坑缘恰好擦过月球南极点。此前没有任何航天器在离极点这么近的地方落过。

为什么非得去南极?因为月球自转轴几乎不倾斜,太阳永远贴着南极的地平线转,坑底一年到头被坑壁挡着,几十亿年间可能从没见过光。这种地方冷得像宇宙深处,飞进来的水分子一落地就冻住,再也跑不掉。意大利国家核物理研究院的物理学家西莫内·德拉尼奥洛说:“两极有大片的水冰储藏。”

但到底有多大、分布在哪些坑里,没人知道。这件事很要紧。月球上的水经提取处理后可以给航天员喝,还可以电解成氢和氧,当火箭燃料。所以NASA阿尔忒弥斯计划的月球基地选址在南极附近,中国牵头、俄罗斯深度参与的国际月球科研站,同样选在南极附近。谁先摸清冰在哪儿,谁就知道基地该盖在哪儿。

嫦娥七号怎么找冰?着陆器会先降落在一块平坦、有光照的地方,具体位置要等入轨后再定。然后月球车和飞跃器下地。月球车负责拍照,用雷达扫描地下,分析土壤里有没有冰的迹象。

真正的主角是飞跃器。它点燃发动机,一次能跳出15千米,目标是降落到周围那些永久阴影的坑里。每到一处,它会用6条腿爬到没被发动机尾焰吹过的地方,钻孔取样找冰。跳完一个坑再跳下一个。在地球以外的天体上反复飞行,这将是继NASA火星直升机机智号之后的第二台机器。

此前人类对这些黑坑的了解极其有限。2009年NASA曾把一枚火箭砸进南极的一个坑,从溅起的尘云里测到了水蒸气。2025年美国直觉机器公司的着陆器也带了一台跳跃机器人上去,结果着陆器翻倒,跳跃机器人没能出发。NASA自己的极地探冰月球车“毒蛇”(VIPER)计划明年前往南极,但要搭乘的着陆器还没飞过,火箭也正停飞。

就算找到冰,它是什么形态也还是谜。美国行星科学研究所的高级科学家诺伯特·朔尔格霍费尔说,冰可能是成片的冰层,那开采起来最省事,但更可能是混在月壤里,含量最多10%。他认为后者是理论上最可能的情形。这种冰要把土加热才能逼出水来。

在现场研究这些冰,再挑选样本分析,还能回答另一个问题:月球上的水是怎么来的,是太阳风把氢带上去的,还是小天体撞击送来的。这些冰很可能极其古老,它的来历,也藏着地球上的水从哪儿来的线索。

冰要是真找到了,还会牵出一个领土问题。美国密西西比大学的太空法学者米歇尔·汉隆说,按1967年联合国《外层空间条约》,任何国家都不能对其他天体的土地或资源主张所有权。但条约第九条要求各国行事时“适当顾及”他国利益。她说:“美国不能落得太近,让自己的下降尾焰、扬尘或作业危及中国的着陆器、月球车、飞跃器或科学测量。”NASA自己的建议是,航天器之间至少隔开2千米。谁先落在某个位置,谁的设备就先受到条约保护。这不是主权,但效果上有点像先到先得。

嫦娥七号上还装着一堆别国的仪器。轨道器上有一台泰国研制的粒子探测器,用来测量太阳系各处飞来的带电粒子,这是泰国第一件离开地球轨道的太空硬件。埃及、瑞士、巴林、意大利也各有载荷,意大利那件是装在着陆器上的小型激光反射镜,能让轨道器精确测量到月面的距离。

着陆器上还有一台1.5千克的小望远镜,由香港大学和美国夏威夷的国际月球天文台协会联合研制,要拍下银河从沙克尔顿撞击坑南侧坑缘升起的全景照片。香港大学太空研究实验室的昆廷·帕克说:“有点像当年那张著名的'地出',我们希望拍到一张'银河出'。”

这条路还会继续往下走。嫦娥八号计划2028年再赴月球南极,同样带着多国的仪器。NASA方面表示,阿尔忒弥斯4号也打算在那一年把航天员送上月球,不过这个时间表被普遍认为偏乐观。中国的首次载人登月定在2030年。到目前为止,中国探月工程多次按时兑现了关键节点。

至于月球南极的冰到底有多少、埋在哪,今年11月之后,第一手的答案将由那台6条腿的飞跃器一个坑一个坑地跳出来。

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图为沙克尔顿撞击坑(左)的坑缘擦过月球南极,这里是中国寻冰任务嫦娥七号的预定着陆区,图源:NASA/GSFC/亚利桑那州立大学

信源:O'Callaghan, Jonathan. "China’s Chang’e 7 moonshot will seek water ice at the lunar south pole." Scientific American, edited by Lee Billings, 20 Aug. 2026