解讀人類首次月球旅行的縱深歷史

歐陽自遠

1969年7月20日，美國宇航員阿姆斯特朗和奧爾德林乘坐阿波羅11號飛船實現了人類首次登上月球的千年之夢。阿波羅登月計劃是人類有史以來規模最大、耗資最多的科技工程之一。參加該計劃的有20 000多家企業、200多所大學、80多個科研機構，參與人數超過40萬。阿波羅登月計劃產生了3 000多種新的應用技術，對航空航天、軍事、通信、材料、醫療衛生、計算機等領域造成了巨大的影響。所有這些技術又轉化為民用，帶動了整個工業的繁榮。據統計，包括阿波羅登月計劃在內的美國宇航局民用航天計劃短期投入產出比是1：4.5，經過大量技術轉移后的長期投入產出比則高達1：14。可以說，阿波羅登月計劃引領了二十世紀六七十年代幾乎全部高新技術的創新與發展，催生了一大批新興工業群體的誕生與成長，具有深遠的現實意義。

阿波羅登月計劃的實施以及各國科學家對阿波羅采集月球樣品的研究，大大促進了人類對月球的表面環境、地形地貌、地質構造、化學組成與巖石類型、內部結構、資源開發以及地月系統的起源與演化等科學問題的思考，形成了比較全面而系統的認識，對月球科學新體系的構建起了不可替代的重要作用。

阿波羅登月計劃首次建立了地球—月球的激光測距系統，精確測定地球與月球的距離變化;首次組建了月球的月震監測網絡，精確劃分月核、月幔和月殼的深度邊界，并記錄小天體撞擊月球的頻率、位置和能量大小。這項計劃推動了月球科學、比較行星學、天體演化學、空間科學等多門學科的快速發展和深化完善。

阿波羅登月計劃是一項偉大的壯舉，既涉及領域廣泛，帶來一系列技術的突破與創新，乃至管理水平的提高、人才隊伍的培養，也集中表現了人類敢于探索、不畏艱險、勇于攀登的科學精神。

時光荏苒，半個世紀轉瞬即逝。50年來，人們不斷問起，人類何時重返月球？重返月球有何意義？1995年，美國曾提出面向21世紀的全新探月計劃，主要包括：用機器人對月球進行探測;重新載人登上月球，在月球上建立適于居住的前哨站;建成第一個具有生命保障系統的受控生態環境的月球基地。無獨有偶，俄羅斯也曾計劃在2010年前，發射系列月球軌道探測器，建立月球軌道衛星站，全面繪制月球圖，精密測量月球表面的化學元素分布;在此基礎上，發射攜帶月球車的系列軟著陸器，探測月壤中氦-3的資源量，分析月海區礦產資源的開發利用前景，確定適宜開采的位置;在2010年后研究月球采礦工藝，建立月球基地。歐洲空間局早在1994年就提出了重返月球的詳細計劃，想要逐步建立起月球科學研究基地。讓人惋惜的是，由于種種原因，這些國家和組織的宏偉構想都未能完全實現，但無人月球探測仍然取得了很大進展;而且從第一次月球探測高潮以來，經過半個多世紀的研制、開發與轉化，世界上主要的航天國家都已建成完整和先進的航天技術工業和研發體系，載人航天和空間運輸等在技術和經濟上都已成熟，月球基地建設也接近實用化，因此重返月球建設基地已屬可行。

近年來，美國政府大張旗鼓地宣布載人重返月球的設想。2017年，特朗普總統簽署行政命令，要求重建美國國家航天委員會，并表示美國應當在20年內重返月球并在月球軌道上建立空間站。2019年，副總統彭斯進一步將重返月球的時間表大大提前，要求美國宇航局在2024年前將美國宇航員再次送上月球。

美國急于重返月球，有著深刻的空間戰略、科學技術、經濟與社會背景。月球是距離地球最近的一個天體，其高真空、弱重力、無磁場、超潔凈，且運行穩定、晝夜溫差大。在新的歷史時期，深入開展月球探測、載人重返月球具有新的動力和特殊意義。據分析，美國重返月球最主要的原動力是月球的重大軍事戰略地位以及蘊藏的豐富礦產資源和能源，將為人類社會的可持續發展提供資源儲備。當然，中國、俄羅斯、日本等國也制訂了長遠的月球探索計劃，美國希望再次走在所有國家之前。

毫不夸張地說，月球是一座寶庫。僅就能源而言，月球擁有兩種無與倫比的能源資源——太陽能和核聚變發電的原料氦-3。月球表面沒有任何大氣活動和人類活動的影響，其太陽能的能量密度比地球表面大而穩定。科學家建議由機器人在月球上利用月球土壤3D打印制成太陽能發電板并沿赤道鋪設，形成長11 000 km、寬400 km的“太陽能發電帶”，這樣就永遠有半條“太陽能發電帶”被太陽光輪流照射。月球太陽能發電的電能如何有效傳輸到地球也設計了方案，相關的技術基本成熟。利用月球太陽能發電的夢想如果能夠實現，那么地球便可永續發展，人類的子孫萬代再也不需要其他能源。

科學研究發現，利用氦的同位素氦-3與氫的同位素氘進行核聚變發電，具有輸入能量低、輸出能量高、環境更友好、操作更簡便等優點。氦-3是太陽風的組成部分，可以直接注入月球表層的土壤中，由土壤中的微細顆粒吸附并保存，因而月壤中的氦-3資源極其豐富;由于太陽風與地球磁場相互作用形成磁層，太陽風中的氦-3粒子不能到達地球表層。以美國阿波羅登月計劃和蘇聯探月計劃的實測結果為參考標準，估計月壤中氦-3的資源總量可達100萬～500萬 t。另經“嫦娥一號”微波輻射計探測全月球表面的亮度溫度，獲得月球表面土壤層的分布與厚度變化，計算出月壤中氦-3的資源總量為103萬～129萬 t。只要運回8t左右的氦-3，核聚變發電所產生的電能就相當于中國一年的能源消耗量。全世界每年能源消耗所需要的氦-3用量約為100 t，月球上的氦-3資源至少可以解決全人類未來上萬年的能源需求。

月球還有其他類型的寶貴資源，比如稀有金屬資源和特殊環境資源等。未來深入開展月球探測將包括：月球能源資源的分布與利用;月球礦產資源的分布與利用;月球特殊空間環境資源的開發與利用;建設月基天文臺、特殊生物制品和特種新型材料生產基地，以及基礎科學實驗室等。

“嫦娥工程”是體現中國人民自力更生、自主創新、艱苦奮斗精神的探月工程。其從論證到實施歷經20多年，取得了軌道器繞月探測、著陸器與月球車在月球正面和背面軟著陸聯合探測等一系列創新性的成就。在無人月球探測階段結束后，中國將開展載人登月。與此同時，中國還將飛得更遠，探測火星、木星，并進行星際穿越。

《阿波羅登月計劃全史》一書視野開闊、體系完整、內容全面，分析與研究深入，學術與普及兼顧，尤其對美國的航天政策、計劃決策以及管理策略有著獨到見解，不僅適于廣大愛好者閱讀，對專業人員也有很大的參考價值，是國內目前僅見的研究阿波羅登月計劃全過程以及總結歸納該計劃收益與經驗的專著。我樂于向大家推薦此書，以利于全社會認識、理解并支持載人航天事業，支持中國不斷向縱深方發展的月球與太陽系探測計劃。

書? 名：《阿波羅登月計劃全史》

作? 者：李成智

出 版 社：北京航空航天大學出版社

出版日期：2019年7月