中国载人航天工程办公室副主任林西强表示,近期,我国载人月球探测工程登月阶段任务已启动实施,计划在2030年前实现中国人首次登陆月球。
目前,中国载人航天工程办公室已全面部署开展各项研制建设工作,包括研制新一代载人运载火箭(长征十号)、新一代载人飞船、月面着陆器、登月服等飞行产品,新建发射场相关测试发射设施设备等。
月亮之上,究竟有多少宝藏?人类为什么要探索月球?如果有一天,我们所有人都能飞向月球,并从哪里回望地球,该是一件多么令人振奋的事情呀!带着以上问题,我们跟随小明一起来看看吧!
人类的探月计划
1969年,美国“阿波罗 11号”宇宙飞船成功登月,第一位踏上月球表面的宇航员尼尔·阿姆斯特朗激动地说:“这是我的一小步,却是人类的一大步。”1972 年,美国暂停载人登月计划,自那之后,再也没有航天员登陆过月球。人类距离上一次在月球漫步已经过去 50 年。
近年来,月球再度成为人类追逐的对象,各国纷纷开启自己的登月计划,月球探索的新时代正在来临。
韩国首艘探月飞船已于今年 8 月成功发射。印度计划在 2023 年发射第三次探月任务“月船 3 号”。
美国的月球探测计划“阿尔忒弥斯计划”将分为两大阶段:第一阶段为 2019—2024年,实现载人着陆月球南极;第二阶段为2025—2030 年,实现月面长期驻留。
我国探月工程四期已立项,包括嫦娥六号、七号和八号任务,其中,嫦娥六号是嫦娥五号的备份,将前往月球背面采集月球样品并返回。探月工程四期将在未来十年之内陆续实施,为最终建立月球科研站打下基础。此外,我国计划在2030 年实现航天员登月。
与以往的探测计划相比,未来月球探测将逐步走向实用。中美的月球探测目标正逐步从“认识月球”向“利用月球”转变,由纯粹的科学研究转向科研与应用并重。建设月球科研站,实现月面的长期驻留,已经成为世界各主要大国月球探测的重要目标。围绕资源的探测与利用,大量民间资本开始进入太空探索与开发领域,相应的法律法规也在各主要国家逐步制订和出台。
为什么要探索月球?
月球是一个神秘的天体,它的每一粒土壤、每一块岩石、每一道山谷都隐藏着未知的秘密,驱使着人类不断探索。
月球像是一面镜子
由于持续的板块运动和火山活动,地球上很多早期地质记录都被后期活动“抹掉”了。而月球很早就停止了地质活动,因而保留了很多早期记录。我们通过研究月球的历史,就可以更深刻地理解地球的历史。如果不是月球,我们不会知道今天的地球是原始地球遭受忒伊亚撞击之后形成的;如果不是月球,我们不会知道地球早期可能也存在过岩浆海洋;如果不是月球,我们不会知道地球也曾经遭受过如此多的撞击。
人类走向深空的前哨站
月球是地球唯一的卫星,也是距离地球最近的天体,是人类走向深空的前哨站。目前,人类已经掌握月球采样返回技术,下一步就需要根据月球的资源、能源及特殊的地理环境等因素建立月球基地。月球基地的建立将为人类探索更远深空提供一个落脚点,为过往的航天器进行检修和补充燃料,为人类未来移民月球做准备。因此,月球成为各国深空探测的首选目标。
天文观测和研究平台
月球表面几乎没有大气层,所以不会对光线和电波的吸收、散射和折射等产生干扰,天文观测时不会受到大气抖动的影响,同等规模的望远镜拍到的图像清晰度会优于地球。另外,月球无风无雨,地质构造极其稳定,月震释放的能量仅相当于地震的一亿分之一,这种环境为建造高精度天文观测台提供了理想的场所。
此外,月球表面重力只及地球表面重力的 1/6,这样的环境有利于进行一些科学实验,会显著推动材料学、化学、物理学等学科的发展。
月球上,究竟有哪些“宝藏”?
尽管月球看上去灰蒙蒙的,一片荒芜,但实际上,月球的矿藏和能源十分丰富。
据探测,月岩中含有地壳中的全部物质元素,约有 60 种矿藏。比面粉还要细的月壤中含有地球上罕见的氦 -3(一种氦同位素),这是人类未来可长期使用的清洁、高效、安全、廉价新型核聚变燃料,它作为一种潜在能源,具有很高的开采价值。据估计,在月壤中氦 -3 的资源总量可以达到 100 万—500 万吨,能够支持地球 7000 年的需电量。
除了存在潜在能源之外,“宝藏”月壤还有其他用途。2020 年底嫦娥五号完成中国首次地外天体采样,带回 1731 克月壤。截至目前,嫦娥五号样品已经发放了 5 批,共计发放 198 份、65104.1 毫克。分发出去的月壤样品可以进行多方面的研究,如:月球火山活动和热演化历史、月面的撞击和太空风化作用、月壤的物理化学性质和资源能源利用等。目前,我国科学家已经在月壤物质组成、月球晚期火山活动时间和性质、月表太空风化作用等方面取得了重要进展。
未来,基于嫦娥五号月壤研究,有望揭开如下问题的答案:20 亿年前,月球磁场是否已然存在?月壤中含有多少挥发分元素?如何利用月壤中的资源和能源? 探月计划最终能将人类带往何方仍然是一个谜,但人类探索的脚步永远不会停下。人类走向宇宙的勇气、决心与智慧,将激励一代又一代年轻人去探索更远的世界!
作者:卉青
指导:杨蔚 中国科学院地质与地球物理研究所研究员
本文源自:《光明少年》2022年11月刊“未来已来”栏目,原文标题《月亮之上,究竟有多少宝藏》。
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