如何在阳光永远无法照到的地方展开探索?中国航天计划即将启动近年来最具创新性的月球探测任务之一。
近二十年来,我们已经确知月球上以某种形式存在着水。然而,在那些永久阴影坑深处,究竟蕴藏着多少可供利用的水冰?它们埋藏得有多深?又是以何种形态存在?这些依然是解不开的谜团。
但我们非常清楚,想要获取这些水冰将面临极其严峻的挑战:它们散落在深邃且地势崎岖的陨石坑底部。那里数十亿年来未曾受到阳光的照射,温度远低于 -200°C。这些区域是月球上最具价值的宝藏之地,但也是最难到达和探索的区域。
自 1959 年 1 月苏联“月球一号”探测器飞拂月球近旁以来,月球探测已经走过了漫长的道路。阿波罗计划及其后续探索表明,如今的挑战已不再是单纯地抵达月球,而是去探索人类和传统月球车难以企及的区域,并最终探明月球本身能否为未来的探索者提供所需的资源。
中国二十年来一直在打造一个日益雄伟的探月工程,并以中国古代月亮女神“嫦娥”的名字命名。嫦娥七号任务预计将在本月晚些时候踏上前往我们这个天体邻居的征程,不过最近涉及另一枚中国火箭的发射失利为具体的发射日期带来了一些不确定性。以下是这项最新任务的特别之处。
嫦娥七号计划实现什么目标?
该任务将测试几种全新的月球探索方法,由轨道器、着陆器、巡视器(月球车)和飞跃器组成。
此外,“鹊桥二号”中继星已就位。它于 2024 年 3 月单独发射,随后支持了嫦娥六号任务,并将在嫦娥七号任务期间保障地球与月球表面之间的通信。
我们目前尚不清楚确切的着陆地点,但月球南极艾特肯盆地沙克尔顿环形山附近或其上方受光照的脊线区域是热门候选地。
飞跃器将是这次任务真正的焦点。与轮式巡视器不同,它的设计目标是越过崎岖的地形并降落到阳光永远照射不到的陨石坑内部,这些是传统探测车辆可能根本无法进入的地方。鉴于陡峭的坑壁、崎岖的地形、永久的阴影以及对自主导航和通信的需求,将飞跃器加入这项任务是顺理成章的。
中国科学家不仅限于寻找水的痕迹;因为我们已经拥有月球极地存在水的有力证据。该任务的核心问题在于,这些水究竟分布在何处、以何种形态和浓度存在,以及是否能在实际中被开发利用。
这标志着人类正从单纯的“探索月球”转向“探明月球资源能否得到真正利用”的重大转变。
NASA正在采取怎样的策略?
其他国家同样对解决这同一个问题抱有浓厚的兴趣。美国也在追求实现长期可持续月球作业的同一目标。尽管 NASA 将面临相同的物理难题,但这家美国航天局选择了一条截然不同的解决路线。
“嫦娥七号”是一项国家统一协调的航天任务,其各个组成部分均围绕着一个单一且明确的目标进行设计,并能直接利用已经投入运营的“鹊桥二号”基础设施。
相比之下,NASA 正在有意尝试一种不同的模式:通过其“商业月球运载服务”计划来打造一个“月球商业市场”。该机构向拥有并运营自己航天器的私营公司采购月球运输、移动和技术服务。
NASA 目前已有 17 项合同规定的运送任务,将携带 60 多台科学仪器。
美方的努力已经积累了可行有用的经验:直觉机器公司的 IM-2“雅典娜”任务,曾尝试过与“嫦娥七号”极其相似的探索计划。该探测器携带了用于寻找挥发分(如水冰)的钻探设备和质谱仪、一台旨在探索复杂地形的小型飞跃器,以及一套实验性移动通信网络。然而,着陆器在着陆点发生倾覆,并在抵达仅一天后就因电力耗尽而关闭。
归根结底,探索的目标决定了面临的难题;不同的航天计划正尝试通过不同的途径来解决这些挑战。
学习如何在月球上生存
寻找月球资源仅仅是第一步。嫦娥七号将尝试确定月球南极附近有用资源的分布位置,并探明其物理与化学特性。
计划于 2028 年发射的嫦娥八号,则将进一步示范如何真正开发和利用这些资源。
载人探索随后也将接踵而至,其终极目标是由中国国家航天局与俄罗斯国家航天集团共同主导建造国际月球科研站(CLPS)。
在太平洋的另一端,CLPS 计划将为由 NASA 主导的更广泛的“阿尔忒弥斯”计划提供技术和科学支持。NASA 明确将该计划描述为“为可持续月球探索奠定基础”。
归根结底,月球南极并不关心航天器上挂着哪面国旗。任何踏入其永久阴影坑的探索者,都将面临同样的黑暗、严寒、崎岖地形以及通信障碍。
成功登月曾是 20 世纪最伟大的技术挑战之一。而学会如何在月球上生存与工作,或许将成为 21 世纪最伟大的挑战之一。
Source:theconversation