人类探月：从阿波罗到“月球勘探者”

    五、月球探测新发现不断

    月球有大气

    1998年8月18日，由各国科学家组成的一个国际研究小组在美国地球物理协会主办的《地球物理通讯》杂志上发表文章说，他们已获得了更多的关于月球存在稀薄大气的证据，并说月球的大气中含有少量的氧、硅和铝等元素。

    虽然多数人认为月球没有大气，但事实证明月球的确存在非常稀薄的大气。70年代乘坐阿波罗飞船登月的宇航员发现月球上有氦原子和氩原子；后来从地球上观测到月球上还存在钠和钾。德国和美国科学家已经在月球稀薄的大气中发现了氧、硅、铝等好几种元素的离子，但是含量很少。

    1998年8月，德国马克斯·普朗克高层大气物理学研究所科学家德国科学家最近宣布，他们对美国航空航天局观测卫星所获数据进行分析后发现，月球大气中含有氧元素。除了氧元素之外，月球大气中还存在有硅和铝等元素。据认为，这些元素可能主要是月球表面土层受太阳加热后释放出来的。

    月球大气是由美国“阿波罗”号宇宙飞船首次发现的，在此之前人们一直认为月球上没有大气。月球大气非常稀薄，比距地球表面100公里处的地球大气还要稀薄。科学家们起初认为月球大气的主要成分是氦和氩，1988年发现其中还存在钾和钠元素。

    德国科学家们指出，目前来看，要想从稀薄的月球大气中提取含量极低的氧元素为人类所用是不现实的。但科学家们认为，这一新发现意味着月球气体中可能还存在有其它目前未知的成分。进一步弄清其构成，可为研究其它行星及其卫星的大气状况提供重要借鉴。

    月球上有水

    1998年1月6日发射、11日进入月球轨道对月球进行勘测的美国“月球勘探者”号卫星发现在月球的北极和南极有冰。最多可能达到100亿吨。这一发现被认为是人类朝着实现移居月球并将月球用作火星探测发射基地这一设想跃进了一大步。这些冰在月球的南北极与月球的外壳混为一体，这些水冰可以相当于一个深10米、面积1000平方公里的湖泊。可供一个大型城市循环使用。

    冰中的氧和氢是为宇宙飞船主发动机提供燃料的主要成分。这些氧和氢可以作为探索宇宙的资源，而且可使月球成为“对火星及太阳系中其它星球进行探测”的一个基地。从月球冰中提取水会是个“简单”的过程：将混有冰的泥土收集起来，在房间里加热，使冰融化后便可以得到水。不过，这个过程需要开发能在月球两极低至零下230摄氏度的极冷温度下工作的器皿。

    数据表明，月球两极都存在冰，北极的冰储量要更多一些。这些冰都分布在太阳永远照射不到的圆坑里，上面覆盖着数十厘米厚的土层。坑里的温度始终保持在零下150摄氏度以下，因此冰不会融化和蒸发。“月球勘探者”是在环月轨道上利用它的中子分光仪对月球表面进行扫描分析后发现月球上存在水的证据的。据认为，月球上的水绝大多数来自撞击月球的彗星和陨石。

    研究人员说，月球北极地区水的数量要比南极地区多大约50％。宾德说，所有的水都存在于终年不见阳光的环形山内部。月球的气温总是在零下156摄氏度左右，使得这些冰的存在“几乎是永恒的”。数据表明，这些冰呈层状，它们上面覆盖着厚达18英寸的土壤。

    月球上有氦－3元素

    1998年12月31日，美国科学家在月球上发现了储量丰富的氦－3矿藏，并绘制出了这一矿藏的分布图。

    氦－3是氦的同位素，含有两个质子和一个中子。在热核聚变反应过程中，氦－3同具有一个中子和一个质子的氘（重氢）发生热核聚变，产生的中子很少，可以大大降低热核聚变反应堆的放射性危害，因此这种元素有可能成为21世纪热核聚变能的宝贵原料。

    据估计，月球上氦－3元素的总储量大约为100万吨，可为地球上的人类提供能源达数千年之久。开采时只要对月球土壤加热，氦－3元素就会从土壤缝隙中释放出来。相比之下，地球上的这种矿藏只有20吨，而且位于地壳深处，不易开采。

    美国地质调查局以杰弗里·约翰森为首的这个地质学家小组在最新出版的《地质研究通讯》上发表了他们绘制的月球上氦－3分布图，这使人类在月球上进行商业性开采这种元素的可能性又前进了一步。这些专家认为月球最容易找到氦－3的地方是静海和位于月球另一面的风暴洋以及奇奥尔科夫斯基陨石坑和东海。

    六、移民月球

    英国《星期日泰晤士报》1998年5月3日报道，美国国家航空航天局披露移民行星的蓝图。科学家们已经向外界披露利用当地原料，在其他行星和月球建造基地的计划。

    这些科学家取得的成果是以几个月来对月球土壤的研究为基础的，而月球土壤是阿波罗宇宙飞船在登月飞行中带回地球的。这项未来移民计划是国家航空航天局在一次工程会议上披露的。该计划的关键是，建设者怎样在当地获得原料，这是移民月球和其他行星的最大难题。

    下一代可重复使用的航天飞机着陆后，差不多马上能够起飞，使供应机可以连续不断地往返于地球和已开发的行星之间。然而，每次飞行消耗的费用和时间表明，比较明智的做法是依靠当地原料。由于月球土壤中铝矿和铁矿比较丰富，而且容易用采矿机械开采，因此未来移民区的主要建材很可能不是铝制的就是铁制的。

    研究这项移民计划的劳伦特·西比莱说，届时这些金属矿需送进冶金炉内提炼。他说：“你需要用冶金炉才能把开采的原料制成建材。目前我们的想法是，最好把原料送到月球南极的一个环形山附近提炼，因为炼矿需要使用太阳能，而在那里你可以获得源源不断的太阳光。”

    太阳能电池板是较为可取的动力装置，可为机械装置和供暖提供动力，部分原因是月球上有1／5土壤由硅构成，而硅是制造太阳能电池板所必需的原材料。

    但是，月球大气层非常稀薄，这意味着必须保护宇航员住所不受太阳的辐射。为解决这一问题，马歇尔航天中心的科学家正在研制一种神奇的新材料。

    气凝胶是一种差不多完全用空气制成的新型玻璃，而且几乎没有任何重量。国家航空航天局的研究人员已经在试验中展示怎样用月球土壤中的硅制造这种轻型材料。

    尽管气凝胶几乎全是用空气制成的，但是它的制成过程使之可以充当吸收辐射的优良材料。

    西比莱说：“它是一种完美的材料，就像是插在两片金属中的夹层板一样。它可以像隔热体那样，保护房屋内居住的所有人不受外界寒冷的影响。我们的试验已经表明，一英寸厚气凝胶的隔热效果不亚于一英尺厚的普通隔热材料。”

    马歇尔航天中心的科学家一直在与约翰逊航天中心的同行合作，后者持有阿波罗宇宙飞船在登月飞行中带回的月球土壤样品。目前，这两个航天中心的研究人员正在加紧实施登月飞行计划，以确认在月球上是否能制造出他们在地球上用岩石和土壤样品制成的材料。只有到那时，国家航空航天局才能在移民月球还是移民火星中，作出较好的选择。