
就在 NASA 正在为“阿耳忒弥斯 2 号”绕月飞行任务做准备之际,本应承担首次重返月球表面使命的“阿耳忒弥斯 3 号”却已多次延期,目前甚至无法保证 2030 年前能够发射。这或许并非坏事,因为在月球探索的关键风险与技术缺口上,NASA 依然没有给出可靠答案。只有在这些问题被真正解决之后,人类才可能在月球上建立一个安全、高效、可持续的长期存在。
长期以来,NASA 已经明确识别出一系列深空飞行与月球任务的“风险”,包括辐射对健康的影响、视力退化、认知能力下降以及食物与营养供给不足等问题,但这些风险至今仍未被实质性解决。
其中最棘手的问题之一,是如何保护宇航员免受太空辐射,尤其是高能宇宙射线的伤害。实际上,宇航员在月球表面承受的辐射水平,可能比飞往月球途中还要更高。原因在于,当高能银河宇宙射线撞击月球土壤,也就是所谓的“月壤”时,会产生二次辐射,包括中子和伽马射线。中国“嫦娥四号”着陆器的测量结果显示,月球表面的辐射水平约为国际空间站的 2.6 倍,而空间站尚且还能依靠地球磁层的部分防护。
为降低辐射暴露,有工程方案提出用月壤覆盖月球基地,但问题在于,宇宙射线撞击月壤本身会引发新的辐射级联反应。也有科学家提出在其上方增加塑料等吸收辐射的材料,但目前这些研究仍停留在理论阶段,而且意味着需要运输和安装大量额外材料。
太空辐射不仅可能造成慢性损伤,甚至具备致命性。例如,在阿波罗 16 号与 17 号任务之间,太阳曾发生过一次有记录以来最强烈的高能粒子事件之一。如果当时宇航员正在前往月球或停留在月球表面,所承受的辐射剂量可能足以致命,因为航天器的外壳几乎无法提供有效防护。
月球表面本身也存在大量尚未被充分解决的危险,其中最严重的之一就是月尘。在地球上,灰尘只是令人不适的麻烦,但在月球,它却是实打实的安全威胁。地球上的尘埃经过风和水的长期作用,边缘已被磨圆,而月尘的颗粒则像微观层面的碎玻璃,锋利而危险。这些颗粒是在漫长的时间尺度中,由微陨石不断撞击月球表面形成的。
更糟的是,月尘会在太阳风轰击下带上电荷,使其极易附着在航天服、设备表面,甚至进入宇航员的皮肤和肺部。阿波罗计划的宇航员就曾发现,航天服几乎被灰尘完全覆盖,他们出现打喷嚏、鼻腔堵塞等“月球花粉症”症状,还形容月尘带有一种类似烧焦火药的刺鼻气味。
NASA 关于阿波罗任务中月尘影响的报告指出,月尘会造成视野受阻、仪表读数错误、设备被污染、牵引力下降、机械结构堵塞、表面磨损、热控问题、密封失效以及吸入后对人体的刺激。
另一项关于月尘对肺部影响的研究更是直接指出,外星尘埃在肺部的沉积方式发生变化,加上其潜在的高度毒性,使得尘埃暴露很可能成为行星探索中对肺部威胁最大的因素。由于月球重力较低,吸入的尘埃会深入肺部更深层,而不像在地球上那样容易沉积在较大的气道中并被清除。NASA 的研究认为,在月球重力条件下,颗粒清除效率会显著下降,导致其在肺部停留时间延长,从而增加肺损伤风险。
着陆过程本身也会引发“高速尘弹”效应。月球低重力环境下,着陆喷流会将岩石和砂砾抛射至极远距离,甚至可达六个足球场之远。更细小的尘埃和沙粒可能被抛射数百公里,速度高达每秒 1000 米,接近子弹飞行速度。
阿波罗 12 号任务的宇航员就亲身验证了这一风险。他们在距离“勘测者 3 号”着陆器约 183 米处着陆,原以为这个距离足够安全,但事后分析发现,该探测器遭受了严重的“沙尘喷蚀”,甚至有尘埃进入其内部。
此外,月球起伏不平的地形和极端的光照条件同样构成挑战。在计划中的月球南极着陆区域,太阳始终处于极低仰角,宇航员必须在刺眼的阳光和完全黑暗的阴影之间频繁切换,而月球又没有大气层来缓冲这种视觉冲击。
在关键技术层面,NASA 及其商业合作伙伴同样尚未准备就绪。例如,SpaceX 负责将宇航员送往月面的“星舰”月球着陆器项目长期延误,诸如在轨燃料补给等关键技术演示仍未完成。而被设想为月球轨道“前哨站”的 Gateway 空间站,甚至还未正式开工建设。
Gateway 项目本身也饱受争议。航天工程师、“火星协会”主席罗伯特·祖布林直言该计划“存在严重缺陷”,认为其建造和维护成本极其高昂,还会通过增加一个不必要的中转节点,提高所有后续登月和火星任务的成本、风险和时间压力。
如果 NASA 希望推动真正意义上的长期任务,就必须在月球表面建设基础设施,其中最关键的是稳定的能源供应。太阳能在月球上并不可靠,因为月夜长达两周,且阳光无法照射到深坑或熔岩管内部。唯一可能提供稳定基荷电力的方案是核能,用于氧气生成、供暖、照明、交通、采矿、材料加工和通信。
然而,这类核能系统仍处于非常早期的研发阶段,面临巨大挑战。体量巨大的发电设备需要被运输、着陆、部署并长期维护,还必须在真空或近真空环境中,承受剧烈的温差,并防止月尘侵蚀。
长期驻留同样离不开自动化采矿和建筑设备。表面看,这似乎并非难事,毕竟地球上早已有自动化挖掘机和农业机械。但在月球环境中,这些设备必须在低重力、真空和强磨蚀性尘埃条件下工作,并熬过长达两周、温度低至零下 240 摄氏度的月夜。NASA 已将这种生存能力列为首要技术挑战。
这些设备需要依靠摄像头和传感器扫描地形,判断岩石性质,识别危险。一旦判断失误,就可能损坏、被卡住,甚至被永久掩埋。目前,这类设备尚未被真正发明出来,NASA 也已经列出了一长串在居住、能源、热控、推进等方面的技术缺口。
更复杂的是,测试这些设备远不只是“在地球空地上挖挖土”那么简单,而是需要建造高度复杂的大型月球模拟试验场,能够同时模拟真空、温度、光照、辐射、化学环境、静电效应、月尘和复杂地形。
“lunacy”(疯狂)一词源自拉丁语“luna”,源于人们曾相信月亮会引发精神错乱。或许,月球确实在某种程度上让部分规划者陷入了非理性状态,在尚未解决这些严峻风险与障碍之前,就急于将人类送上月球。这类行动需要长期的政治承诺、审慎的规划以及充足的资金,而这些条件,目前都尚未具备。