许多人的观念里,月球只像是一颗光秃秃、沉寂荒凉的卫星。毕竟半个多世纪以前人类已经登月、观月,为何至今还要各国花费巨资,紧锣密鼓地规划与执行探月计划?

其实,人类重返月球并非简单的“重游故地”,月球探测早已成为解开宇宙秘密、谋划地月经济、向着更遥远深空迈进的枢轴点!

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月球探测已成为全球科技竞争的战略制高点

1969年7月20日,美国阿波罗11号完成人类首次载人人月,这标志着人类挣脱地心引力、迈向太空天体的里程碑时刻。

半个多世纪转瞬即逝,月球探测早已超越了单一的航天技术攻坚范畴,转化为全球大国争夺深空未来的核心竞技场,新一轮世界探月狂潮正在全面兴起。

2026年之后,全球探月规划持续推进。NASA于5月27日公布的未来十年月球基地宏伟构想,以实现月面人类持续驻留为首要目标,制定了三阶段发展方案,计划执行81次探测、建设及维护任务,其中包含73次月面着陆任务,预计向月面运送物资总量超过214吨。

该月球基地选址于月球南端区域,从公开资料与发布任务来看,沙克尔顿连接脊和莱布尼兹-贝塔高原区域是其重点候选站点。NASA当前公布的19次无人月球着陆任务合同中,有11次将定点于沙克尔顿连接脊、莱布尼兹-贝塔高原、马拉珀特山等月球南端关键区域。

关于载人登月,阿尔忒弥斯4号计划于2028年搭载宇航员登陆月球南端,沙克尔顿连接脊极有可能是其首选着陆区域。

注:表中数据源自国内外科研论文、美国地质调查局报告等资料,需注意月球相关数据为基于月球遥感、就位探测数据估算的理论可开采总量,而地球相关数据为当前价格、技术、法规下经济可开采的储量及已勘探定位、具备地质数据的查明资源总量。

月球南端成为长期驻留的首选地点

不同于阿波罗时代的短暂探访式探测,本轮探月热潮的核心在于实现人类在月球上安家落户。凭借优越的独特条件,月球南端成为全球探月的核心焦点,美国、俄罗斯、日本、印度等国均将后续探测任务目标锁定在这一区域。

月球1.5°极小自转轴倾角,造就了南极独有的资源环境:月球南极分布着稀缺的永昼峰,年光照比例高达80%,月球车通过小范围调整后可持久获取稳定太阳能。

同时,大量撞击坑深部形成的永久阴影区,常年不见太阳直射,温度可骤降至-230℃以下,如同天然宇宙冰库,稳定储存了海量水冰资源。

此外,月球南端坐落于直径2500km的南极-艾特肯盆地中,有机会获取被小行星撞击溅射而出的下月壳甚至月幔等深层物质。

可以说,月球南端是全球唯一同时存在月幔物质出露、低温永久阴影冰库、近连续光照高地的独特区域,在月球深层物质、太阳系早期演化、行星挥发成分、空间环境等领域具有无可替代的科研价值。

比如沙克尔顿连接脊,就是兼具光照与水冰资源的理想位置,但可供载人着陆的平缓台地面积仅有大约6平方公里。

可以预见,围绕这些珍贵的优质点位,将出现多国探测器云集、作业区域相互交织的景象。

沙克尔顿撞击坑附近的月球南端地形图片来源:张天馨 编辑

水冰对于研究太阳系早期演化历史具有关键作用。月球南极永久阴影坑内持续的极寒环境,严密封存了彗星、小行星撞击带来的原始挥发物与有机分子,几乎不会因受热而蒸发损耗。

数十亿年持续累积的冰壤混合物,保存了不同时期天体撞击、太阳活动的化学记录。通过分析冰体内的同位素,可以区分水的不同来源,还原早期太阳系物质构成,弥补地球板块运动掩盖的原始演化痕迹。

水冰有望破解人类长期驻月的生存难题。载人太空探索中,水和氧气是最基础的需求物资,但从地球向月球输送物资成本极高,比如一瓶普通饮用水的运输费用,在地球上足以购置一辆高档轿车。

而在月面就地开采水冰制成饮用水和氧气,为航天员的生命保障系统供能,无需依赖地球补给,可以降低长期驻留的长远开销,同时增强月球基地的自主性与可靠性。

水冰还是人类地月往返、迈向深空的“太空驿站”。月球重力仅为地球六分之一,月面发射航天器所需燃料更少。

依托南极水冰原位制备氢氧推进剂,可实现在月面就地加注补给,助力人类将更多月球物资带回地球,不断拓展深空任务航程和探索疆域。

新时代的太空探索已经到来

光照条件、水冰资源与战略位置叠加,使得月球南端成为全球航天强国的战略部署要地。全球探月的发展节奏,也从短暂象征性的登月事件,扩展到长期的基础设施建设与持续驻留能力培育。

其核心在于怎样以更高效率、更经济的方式,获取更加丰富的知识信息与物质产出,也就是“多、快、好、省”。

美国推行以商业航天为主导的战略路径,试图通过政府出资采购月面载荷运送、宇航员着陆、月球车开发等服务,吸引众多商业航天企业全面参与月球基地建设,以此赢得全面的优势。

我国应当坚持从实际出发走自主道路,一方面宜围绕明确目标,充分利用人工智能等飞速发展的尖端技术,合理规划无人与载人月球活动的规模与节奏,建设人机协同、特色鲜明、高质量高效益的国际月球科研站;

另一方面应当依托完整的产业链优势,通过专项任务采购、产业引导基金等多元化投入方式,迅速扶持商业月球探测产业发展,汇聚各方力量共同建设地月经济圈,推动月球活动的可持续进步。

人类重返月球绝非对阿波罗计划的简单复制,而是从短暂探访转变为长期驻留、资源利用的范式革新。月球南端是否确实储存了大量水冰?

这些水冰能否成为人类突破地球束缚、在另一颗星球生存的希望载体?随着嫦娥七号整装待发,这些疑问或可找到答案,人类或将揭开月球极地谜底,新的太空纪元已然降临。

作者:王琼,国家航天局探月与航天工程中心研究员

审核:刘颖 李培元 张超 杨柳