我们为什么要登月？

于莉

看世界：1969年7月，美国“阿波罗11号”飞船实现了人类登月梦，全球掀起探月热潮，随后加入探月俱乐部的国家越来越多，登月对人类最实际的意义体现在哪里？登月在哪些方面可能改善人类的生活，促进人类的幸福？

庞之浩：大量的实践和深入的研究表明，探月具有政治、社会、技术、科学和经济等多方面意义，能加速人类社会的发展。

在政治和社会方面，探月工程是一个国家综合国力和科学技术水平的重要体现，是一个国家兴旺发达的标志，可以激励本国人民的精神，激发民族自豪感，增强民族凝聚力。“嫦娥”系列月球探测器的发射就是一个最好的实例。通过实施“嫦娥工程”，在中国掀起了一股强大、持久的学科学、爱航天、钻探月的热潮，促进全民素质提高，对实现中国梦也起到了积极的推动作用，这是金钱难以衡量的。有人说得好，伟大的梦想是一个国家和民族的尊严，否则钱再多，也就是一个让人看不起的土豪而已。还有人说，中国用建2公里地铁的钱修了38万公里的天路，影响很大，非常值得。

在科学方面，月球几乎没有大气和地质活动，岩石受到的损坏不大，在那里研究月球岩石相当于从研究地球39亿—40亿年前的标本入手，所以月球是研究地球起源与演化的最佳“标本”，通过探月可了解到许多有关地球早期大气状态的信息，甚至有助于人们认识生命、地球、太阳系以至整个宇宙起源和演化的历史，了解空间现象和地球自然系统之间的关系，并由此了解人类在宇宙中的位置和作用。

另外，因为月球上有特殊的空间环境资源：高真空、无大气、低磁场、弱重力、无污染、地质构造稳定、宇宙射线丰富，所以它是理想的科研基地，是开展空间物理化学实验和生命科学实验的理想场所。人类可以在月球上建立精度高、造价低、运行与维护费用低的大型月基天文台，以进一步扩展人类的眼界，或许能成为首个接收到外星人来电的天文台。这次，我国嫦娥三号就在世界上首次使用了月基光学天文望远镜，有望取得创新性研究成果。

在经济方面，月球有可能成为人类未来的能源基地，因为在月球表面含有大量的氦3，这种在地球上很难得到的物质是高效、清洁、安全、廉价的核聚变发电燃料，被科学界称作“完美能源”，所以月球已被誉为21世纪的“波斯湾”。

另外，月球上还蕴藏着丰富自然资源。在月球广泛分布的岩石中，蕴藏有丰富的钛、铁、铀、钍、稀土、镁、磷、硅、钠、钾、镍、铬、锰等矿产，仅月海玄武岩中含有的可开采利用的钛金属至少就有100万亿吨。月壤中丰富的铝、铁、硅可用来直接生产建材造房屋。利用比地球稳定得多，并拥有弱重力、高洁净的特殊自然条件和自然环境，也能制备一些昂贵的生物制品与特殊材料等。

全面而深入地了解月球可以满足人类的好奇心，这是人类的本性，使人类进步，燃烧激情，开创事业。探索是人类发展永恒的源动力，正是对未知世界永无止境的探索，才创造了辉煌的人类文明。尽管它不能直接解决房子、饥荒等问题，但它可以带来大量新概念、新技术、新方法、新工艺、新材料、新能源等，用于改造高能耗、高污染的传统工业，大大提高生产力。对太空的投入最终会从其他领域得到回报，因为航天具有持续的开拓性、高度的综合性、涉及的广泛性。大量实践表明，任何技术一旦与航天技术结合，就能大大增加功能和效能。

看世界：美国的“阿波罗计划”是美苏冷战期间完成的，耗资巨大。现在，美国载人航天计划最大的反对声音来自公众，因为是他们在为高昂的开销买单。究竟载人登月是否得不偿失？

庞之浩：阿波罗工程的成功具有伟大的历史意义和现实意义。在政治上，它终于使美国在航天技术的许多方面确立了领先地位，产生了极大的声誉。在科学上，它使人类对月球及近月空间有了首次直接的研究和认识。在技术上，取得了许多突破，不仅为后来的航天计划奠定了基础，而且许多技术后来广泛地用于国民经济领域。在工程管理上，美国航空航天局（又译作美国宇航局）因此取得了一系列宝贵的大型工程计划和管理的经验。在经济上，这是一个较有争议的问题。但据蔡司报告指出，阿波罗工程使美国经济增长率提高2%，物价指数下降2%，创造80万个就业指标。蔡司报告还认为，美国1958年国民收入为4062亿美元，1968年达到8640亿美元，1970年增至9046亿美元，10年间翻了一番，这是阿波罗工程刺激的结果。

实施阿波罗工程，带动了美国微波雷达、遥控作业、无线制导、新型材料和电脑、药物及生物工程等一大批高科技工业群体。后来，该工程的人工智能、机器人和遥控作业等许多技术成果又转移到民用，促进了科技与工业的整体发展与繁荣，其二次开发应用的效益，远远超过阿波罗工程本身所带来的直接经济与社会效益。美国在20世纪最后10年能够保持高速、高效增长，很大程度上得益于阿波罗工程派生出的约上千种应用技术成果或专利在经济领域的应用，美国领先于世界的信息、生物、新材料等高新技术，很大部分来自对月球探测技术的消化、优化和二次开发。

例如，在实施阿波罗工程时，为了降温和确保登月航天员的生命安全，研制液冷服，其原理是靠泵输送冷水循环制冷。后来，这项技术直接应用于陆海空三军，改善了坦克兵、潜艇兵和飞行员的工作条件，还为一些特殊病人减少了痛苦。例如，有个小男孩得了外皮鳞化症，不能通过皮肤散热，因此，他的大部分时间只能关在空调冷却的环境中，许多日常活动都参加不了。在有了液冷服后，他可以外出活动，从病痛和孤独中解脱出来。航天液冷服技术在我国抗击“非典”中也曾发挥过作用。重症监护病房是航天技术带来的重要医学进步之一，它是应阿波罗工程对登月航天员进行健康检测的需要而诞生的。

广泛食用的方便面调料中的干菜叶是航天食品中常说的脱水菜，它是将蔬菜中所含过多水分脱去，以便贮存、保管、运输出售。不过，这种技术的发明来源于阿波罗工程，目的是让航天员吃上蔬菜。各类时髦的运动鞋也是阿波罗工程的“产物”，其“中空吹塑成型”制造技术来源于阿波罗登月航天服。当时科学家为了制造一个完整并且厚度均匀、能耐受很大压力的航天服内胆，发明了把一团耐压软材料加热软化，放在一个模具中，然后再向这个模具中吹入高压气体的方法。之后，运动鞋制造商发现这种工艺可以快速高效地制造完整的鞋帮，于是便广泛地使用起来。endprint

2004年，在纪念阿波罗载人登月35周年时，耐克公司一则气垫运动鞋广告引吸了许多人的注意：这款畅销世界的气垫运动鞋，靠的就是公司当年为阿罗波工程研制登月靴积累的技术。

在阿波罗技术的引领下，人们研制出了烟雾检测器、食品干燥剂、家电节能系统、抵御有害射线的太阳镜、钻头和无线电设备等，其中大众接触最多的购物计价用的条形码也是航天技术杰作之一，它最初是美国为控制阿波罗计划不计其数的组件而发明的。航天技术还给人们带来了心率表、激光手术、数字温度计、用于显示疼痛和发炎部位的彩超等设备和技术。

目前广泛使用的互联网和手机也是在阿波罗技术的基础上转移到民用和商用的。

阿波罗工程产生的3000多项专利技术，到现在人类仍然受益不浅，投入产出比大约是1：14，即投入1美元，产出14美元。这一工程结束后，“阿波罗”飞船还用于“天空实验室”空间站的建造，并与苏联飞船在太空对接1次。

尽管当时美国国内对阿波罗载人登月计划有着不同的认识和结论，但是它对关键科学和各种边缘交叉学科的兴起与进步，进而转化为国家未来经济实力并确保国家安全这一点是不可否认的。总之，阿波罗载人登月工程对促进科学发展、推动科技进步等起到了巨大的作用，它将永载人类史册。

看世界：作为探月工程曾经的领头羊，苏联却没有成功地实现载人登月，原因何在？

庞之浩：为了同美国“阿波罗”登月计划竞争，苏联设计了一种体积过大，结构复杂，未经过充分地面试验的庞然大物——N1运载火箭。这枚火箭由5级组成，高113米，起飞推力45000千牛，第1级装有30台使用常规推进剂的液体火箭发动机，第2级和第3级也分别捆绑了8台和4台发动机，无论从级数、使用的发动机数量，还是起飞推力方面，都远远超过美国的土星5号运载火箭。但由于N1火箭结构过于复杂，发动机点火和级分离次数过多，火箭气动稳定性和控制相当困难，加之未进行全面的地面试验，最终导致N1火箭4次发射全部失败。于是苏联在看到美国阿波罗11号载人登月成功后就退出了与美国进行载人登月的竞赛，把人力、物力和财力投入到被视为国策的空间站研制中，并于1971年4月19日发射了世界第一座空间站“礼炮1号”。

看世界：中国的探月工程起步较晚，在美国人登月40多年后，我们再探月是不是重复劳动？此次嫦娥三号登月成功，更多是展示国力还是科研需要？

庞之浩：一是我们要掌握探月的各种技术，用这些技术满足我国科学家的需求，这样才能有自主创新；二是虽然人类已发射了130个月球探测器，但对月球的了解还很不全面和深入，例如，目前人类仅在月球正面约占月球面积5%的区域的9个地点取样，月球车在月球正面巡视勘察最远距离也仅37千米。因此人类对月球的认识还比较局限和肤浅，许多地方还没有探测过；三是现在可采用许多新技术对已探测过的地方深入探测，进一步提高认识。

嫦娥三号着陆的虹湾区是别的国家没有探测过的，且地质构造以及月岩、月壤的物质元素丰富，具有科学探测价值，可使我国掌握第一手的月球数据。另外，嫦娥三号携带的8种科学探测仪器中有3种是在世界上首次应用：一是极紫外相机，它既可拍摄月球的地形地貌，也能对地球周围等离子体空间环境的整体变化进行全方位的长期监测，提高我国空间环境监测和预报能力，有助于了解太阳和地球的相互关系；二是月基天文望远镜，它可对重要天体的光变进行长期连续监测并对低银道带进行巡天观测，由于月球没有大气层、电离层和磁层的干扰，近于真空状态，也没有各种人为活动和污染，还没有全球性的磁场，所以这台望远镜将“看”得更远更清晰，可能会有一些新发现；三是测月雷达，它安装在月球车底部，用于探测1—30米内月壤厚度和测量月面以下100—200米深处的浅层月壳结构，这也是前人从未做过的，通过测月雷达，并集合其他载荷探测的成果，可以在国际上首次建立集形貌、成分、结构于一体的综合性观测剖面，建立起月球区域综合演化动力学模型。

嫦娥三号可满足科学研究和工程技术上的多种需求。其科学目标是：调查月表形貌与地质构造；调查月表物质成分和可利用资源；地球等离子体层探测和月基光学天文观测。这对未来开发月球上的资源，保护地球、认识宇宙也很重要。其工程目标是：突破月球软着陆、月面巡视勘察、深空测控通信与遥操作、深空探测运载火箭发射等关键技术，提升航天技术水平；研制月球软着陆探测器和巡视探测器，建立地面深空站，获得包括运载火箭、月球探测器、发射场、深空测控站、地面应用等在内的功能模块，具备月球软着陆探测的基本能力；建立月球探测航天工程基本体系，形成重大项目实施的科学有效的工程方法。当然，这些也是我国综合国力和科学技术总体水平的重要体现，推动我国多项技术和科学研究的发展，其中有不少技术能转移到民用，例如，月球车的核心材料、视觉图像处理和遥控等技术创新，可能促进汽车和智能机器人等民用领域的技术。

看世界：未来会否出现多国合作探月？

庞之浩：由于未来的探月技术越来越复杂，投入成本越来越大，而探月又是造福全人类的事业，所以多国合作探月是未来的发展趋势，大家可以发挥各自的技术长处，分担资金压力，共享探月成果，尤其是载人登月和建立月球基地。

月球是人类共同的财富，它将为全人类带来幸福。正如第2个登上月球的美国航天员奥尔德林所说：“对于那些在悠悠转动的地球上仰望夜空的人，月亮都匀洒银光，绝不厚此薄彼。因此，我们希望，太空探索的成果也将由大家分享，从而给整个人类带来和谐的影响。”

看世界：人类探月一般分探月、登月和驻月三大步。现在已经成功实现了载人登月，那么，要实现人类长久驻月、建立月球基地，还需要克服什么样的问题和障碍？

庞之浩：首先要精心选址，月球虽然很大，但不是什么地方都可以建立基地的，所以首先要通过发射多个绕月球探测器对月球进行全面了解，为月球基地初步选址；然后用月球机器人对所选地址进行实地详细考察。这些月球机器人不仅要在航天员登上月球之前打前站，而且在航天员返回地球后，可留守在月球上自主工作。endprint

目前，已掌握了不少有关月球的资料，但要建设月球基地仅靠这些资料仍然不够。例如，对月球的两极地区，特别是月球的背面，人类就了解得不多。水是基地选址的重要条件，但根据目前的了解，只有在月球两极终年不见阳光的地方存在丰富的水冰。另外，根据月球基地的不同用途，其选址的标准和要求也不同。如果从月球能源的开采利用来考虑，在月球建立能源基地，应根据月球能源的分布情况来选择；如果从科学研究来考虑，在月球建立科研基地，可在月球的背面选址，那里没有地球无线电波的干扰，很适合于进行天文观察，但会带来与地球上飞行控制中心的通信联系方面的困难，因此需要权衡利弊、综合考虑。

简言之，月球基地选址有两个基本要求：有充足的阳光和储存丰富的水冰。从目前来看，在月球两极建基地比较好，因为那里地势比较平坦，有利于月球飞船的起飞和着陆；月球南北两极有一些区域接近于在太阳的永久照射之下，而在太阳照不到的地方有水。由于月海多集中在月球北极，在月球南极月海不多，因此把月球基地建在月球北极的可能性很大。也有人主张比较高级的月球基地应建在月球的熔洞内，因为在月球熔洞内不仅保温性能好，而且还可以有效保护航天员不受宇宙辐射和微陨石雨的伤害（月面上有强烈的宇宙辐射），但这种熔洞一般是在环形山的山脚下，这就跟选飞船着陆地点形成一对矛盾。

二是要研制出成本低、高可靠的重型运载火箭和登月舱。冷战时期，苏联就是因为没有研制出发射近地轨道运载能力达100吨以上的重型运载火箭而输给美国的。目前，美国太空探索技术公司正研制近地轨道运载能力达53吨的“重型猎鹰”火箭，它拟于近年进行首次试射，该公司还将研制近地轨道运载能力达170吨的“超级载重火箭”。美国航空航天局正在研制的 “航天发射系统”重型运载火箭采用航天飞机的发动机，初始近地轨道运载能力为70吨，改进后将达130吨。它们将用于载人登小行星和火星。

月球基地的建设和开发的时间、规模和能力，与空间运输系统、基地设备、电源、生活设施和交通工具等有关。有科学家建议载人月球基地应分三个阶段进行建设：第一阶段是准备阶段，即为月球基地选址和完成月球基地建设的前期准备工作。第二阶段是初级基地建设阶段，即将航天员和基地的建造设备送上月球，然后将设备组装起来。由于第一个月球基地有繁重的月球考察任务，因此有关的科学仪器、实验室、发电设备、通信设备、漫游车、小型挖土机和勘探设备也应该准备和组装好，所有东西都应该处于“待命状态”。第三阶段是发展阶段，即从初级月球基地发展为中高级月球基地的阶段。在此阶段，基地成员将从6人扩大到12人，并能在基地停留3个月到半年。在此阶段，基地的居住舱也将从2至3个发展为5至7个。

与其他载人航天器一样， 月球基地包括两个最基本、也是最重要的设施，那就是可供航天员生活和工作的加压居住舱和生命保障系统。在月球基地的不同发展阶段可以建不同的居住舱。初级基地的居住舱可用移动式居住舱，也能直接使用登月飞船上的月球着陆器。月球着陆器设备简陋，可供航天员在里面临时生活和工作30天；可移动式居住舱可用于初级基地和中级基地。高级基地一般采用由金属结构或钢筋混凝土结构制做成的固定式居住舱，其中前者为类似于空间站的圆筒形舱段，但为了防止宇宙辐射对基地乘员的伤害，这两种固定式居住舱都必须埋在地下或是建成半地下。

月球基地上所使用的生命保障系统也随基地不同而不同。初级基地的生命保障系统是非再生式的，即其上的氧气、水和食物要依靠来自地球的补充供应。中高级月球基地上的生命保障系统是再生式的，即其上的氧气、水或食物都要靠密闭循环处理和绿色植物的光合作用来就地解决。除了加压居住舱和生命保障系统外，供电系统、出舱活动系统和月球漫游车也是月球基地上必不可少的重要设施。endprint