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当嫦娥拥抱月亮

2021-10-04董薇

当代工人 2021年5期
关键词:月壤登月嫦娥

董薇

40年前,当中国收到美国送来的一克月壤时,我们如获至宝。不过这一克的月壤也成了压在所有中国人心头的意难平。为了不再只能“举头望明月”,中国航天人在2020年,将嫦娥五号月球探测器送上月球,并带回2公斤月壤,终于如愿以偿。

仰望星空

追溯人类的登月历史,不得不提万户这个人。

明末万历年间,也就是14世纪末期,士大夫万户将自己绑在椅子上,手举两只大风筝,点燃椅背上的47支火箭,试图利用風筝调整方向,凭借火箭的推力飞向月球,不幸火箭爆炸,万户也为此献出了生命。虽然粉身碎骨,但万户却成为世界公认的世界航天第一人,国际天文学联合会为纪念他的壮举,还将月球上的一座环形山以他的名字命名。

虽然是一次代价巨大的狂想,但万户的推力升空和风力转向两项理念,却为世界航天人指出了方向。

1969年7月20日,由德国人沃纳·冯·布劳恩将火箭技术引入美国的25年后,由他亲自主持研究的土星5号运载火箭,终于开启了人类第一次大规模的登月行动。宇航员柯林斯在指挥舱内控制着宇宙飞船进入月球轨道,阿姆斯特朗和奥尔德林则在登月舱内准备登陆月球。“35°、228米,15°、165米,4°、45米……”高空速度逐渐减小,宇宙飞船寻找着月球着陆点。随着监控器那边传过来“基地平稳”的信号,阿波罗11号飞船将两名宇航员送上月球。

当阿姆斯特朗回归地球走下舷梯时,一句“这对个人来说只是一小步,但对人类来说却是一次巨大的飞跃”,终究成为了人类航天里程碑上可以大书的第一次。

登月从梦想化为现实,人类经过了600年的探索,在这漫长的研究中,人类主要解决了两项卡脖子的技术,那就是运载火箭和交会对接技术。运载火箭技术指的是,将人们制造的各种航天器推向太空的载具。运载火箭一般为2—4级,用于把人造地球卫星、载人飞船、航天站或行星际探测器等送入预定轨道,它为登月提供动力的基础,凭借着运载火箭的推动力,飞船就能逃离地球引力的束缚;而交会对接技术就是将航天飞机在空间轨道上会合,并在结构上连成一个整体的技术。这一技术奠定了人类在月球上一切行为的基础,它犹如一条隧道,只有通过它才能到达月球彼岸。

说到这,有的人会疑问。既然,运载火箭和交会对接技术能把宇宙飞船送到任何轨道,为什么我们要这么执着于登月,而不直接去太空遨游呢?原因很简单,也很现实。首先,月球是离地球最近的星球,登月的难度是其他太空探索中相对简单的,其技术及经验都是太空探索的基础。其次,月球可以作为人类太空探索的出发点,人类从月球出发可以摆脱大气层的阻隔,使得深层次的太空探索变得更加高效,月球也可以作为太空探索的中转站和补给站,空间站性质的作用得以凸显。人类可以在月球上建设诸如食物补给基地、能源补给基地,为太空探索提供可延续的物质保障。

嫦娥系列

20世纪50年代至70年代,美国和苏联这两个超级大国在冷战背景下,分别开展了大量的探月活动,掀起了人类登月的第一波热潮,而随着美国在月球插上第一面国旗、带回第一份月壤,这场月球争夺战终于以美国的胜利落下帷幕。此后,美国以技术优势和垄断手段,一直领跑世界航天领域,并累计6次,送了12位宇航员成功登月。不过,在1972年12月之后,美国的登月行动却戛然而止,其中原因至今仍是个谜,民间传言最广的是,美国的登月计划总耗资达到500亿美元,约占当时美国GDP的0.57%、全国科技研究经费的20%,费用不足所以才紧急叫停。

之后,全球的探月计划几乎进入了冰封期,直到21世纪初,人类对探月的热忱又一次被点燃,并纷纷制定出本国的登月计划:日本宣称计划于2025年在月球建立基地,让机器人做月球的“拓荒者”;印度计划在2008年发射第一艘无人登月飞船“月亮飞船-I号”;美国则提出于2015年再度登月,并在月球建设“多国太空站”……

中国探月在今天异军突起,“绕”“落”“回”三步完美实现,并将月壤样品成功采回地球。执行此次探月任务的嫦娥系列探测器,早已实现了“五战五捷”:嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥三号、嫦娥五号高速再入返回实验,嫦娥四号探月“绕、落”。此次嫦娥五号的“绕、落、回”更是实现了我国探月史上的4个首次,即首次在月球表面自动采样,首次从月面起飞,首次在38万公里外的月球轨道上进行无人交会对接,首次带着月壤以接近第二宇宙速度返回地球。

由此可见,集我国“硬核”科技创新技术于一身的嫦娥五号探月飞船,促成了中国航空航天实现了万户的梦想。

月球权益

2020年12月3日晚,嫦娥五号上升器成功离开月球,进入预定环月轨道,带着月壤开始了它的回家之旅,中国也成为继美国和前苏联之后,第三个在月球采集土壤样本的国家。当然,有得必有舍,为了获得这些月壤,嫦娥五号的总投入已经超过了30亿人民币,平均一克月壤的价值超过了150万元,相当于黄金的3000倍。可能很多人不理解,花上数十亿只为到月球上挖土,这真的值得吗?答案不仅是肯定的,甚至可以用“超值”来形容。

探月工程的实施有着极其重要的资源价值,虽然此次嫦娥五号带回的月壤无法耕种,我们会有些许失望,但是科学家发现在月岩中的100多种矿物之中,很多都是地球稀有矿物。例如,氦-3作为一种高效的清洁能源,地球仅有15吨左右,尚不能支持美国半年的用电量,而月球上的氦-3保守估计可供全世界开采500年。

氦-3是一种氦气同位素气体,化学符号3He,气体具有无色,无味,无臭稳定的气体。氦-3可以和氢的同位素发生核聚变反应,但是与一般的核聚变反应不同,氦-3在聚变过程中不产生中子,所以放射性小,而且反应过程易于控制,既环保又安全。氦大部分集中在颗粒小于50微米的富含钛铁矿的月壤中,估计整个月球可提供71.5万吨氦-3。这些氦-3所能产生的电能,相当于1985年美国发电量的4万倍,考虑到月壤的开采、排气、同位素分离和运回地球的成本,氦-3的能源偿还比估计可达250,是地球上所有煤矿的16倍。

如今,国际能源竞争愈发激烈,任何能影响能源分配的技术,都可能成为国家安全的重要因素。况且,探月工程也是维护我国月球权益的迫切需求。我国只有开展月球探测并取得一定成果,才具有分享开发月球权益的实力,才能维护我国合法的月球权益。尽管联合国在1984年通过的《指导各国在月球和其他天体上活动的协定》中规定,月球及其自然资源是人类共同财产,任何国家、团体不得据为己有。但是,维护中国的空间利益要靠实力说话。嫦娥五号的成功采样归来,填补我国月球探测的空白,使中国跨入月球国家的行列,这对于维护我国的月球权益,提高国际威望,具有十分重要的意义。

正如现代宇航学奠基人、航天之父,苏联的齐奥尔科夫斯基所说:“地球是人类的摇篮,但人类不能永远生活在摇篮里,他们将首先小心翼翼穿出大气层,然后去征服太阳系。”而月亮,就是所有人登上的第一级台阶。

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