重回月球

这一刻至今已过去了整整40年，在这不算漫长的时间里，人类征服月球最初的兴奋与激动逐渐消失在茫茫太空。在1958至1976年的美苏竞争探月的高潮期间，两国共发射108颗月球探测器，美国的12名航天员登上月球，但此后探月活动进入休眠期，太空飞船（Space Shuttle）和国际空间站（ISS）等低空项目成为更受关注和支持的太空明星，直到美国总统老布什在1989年宣布将在21世纪的第一个10年内重返月球。

重返月球的梦想使人们再度想起40多年前的阿波罗计划。这一史诗级计划是人类对宇宙好奇与探索最壮丽勇敢的表现。1967年1月因测试中指令舱起火而牺牲的3位“阿波罗1号”航天员之一的维吉尔·格里森曾说：“如果我们为此罹难，愿人民能够接受这一点。我们从事的事业充满风险，但我们希望不要因为出现什么事件就把飞行计划拖延。征服太空值得豁出生命去实现。”

如果40年前载人登月的初衷还是为了政治，现在更多是关于科学。以阿波罗计划为代表的第一次探月高潮取得的成就主要是月面及近月空间研究、绘制月图、自动取样返回、载人登月等，而在21世纪重返月球后，新的探测活动目标在于建立永久性的月球基地并以此为跳板探索火星。美国、欧盟、中国、俄罗斯、印度、日本、德国、英国、法国、乌克兰、巴西和奥地利等国家和地区都制定了自己的月球探索计划，沉寂多年的月球再次成为多方竞相追逐的目标。

人类为什么要登上月球？这是一个混合着好奇心理、冒险精神、远大梦想、政治角力和商业利益等多种复杂因素的系统工程。正如“土星5号”的主要设计者沃纳·冯·布劳恩在阿姆斯特朗和奥尔德林登月成功后所说的，这一成就的重要性堪比“进化史中水生动物爬上陆地的那一刻”。现在，是让陆上爬行动物生出翅膀的时候了。

月亮的阴暗面

阿波罗计划与约翰·肯尼迪的名字紧密相连，其实在其前任艾森豪威尔执政期间这一计划就已存在。但向全世界宣布将在1960年代结束前将人类送上月球并安全返回的确实是肯尼迪，就在他发言的1961年5月25日前一个多月，前苏联在4月12日将尤里·加加林送入地球轨道，成为世界上首位“太空人”。美国的“氢弹之父”爱德华·特勒惊呼美国输掉了“比珍珠港更重要的战役”。

显然，肯尼迪的宣言（或是命令）考虑的并非登月的科学意义，而是为了改变航天技术落后在政治上带来的耻辱。1960年代的太空是两大强权政治的竞争舞台，派人去月球本质上如同古老的“一对一决斗”。如果肯尼迪没有被暗杀，阿波罗计划很可能在他离任后因各种困难和理由逐渐被放弃，但他的意外死亡使登月成为美国人纪念他的最佳方式。

从1961年开始到1972年结束，整个阿波罗计划耗资254亿美元（相当于现在的1350亿美元），占美国航空航天局（NASA）1960年代所有经费的3/5，而且在某些年份达到美国联邦财政预算的5%左右。在阿波罗计划的工程高峰时，约有2万家企业、200所大学、80多家科研机构参与其中。许多美国人为了让计划成功而过早地出现心脏病发作和中风—超过40万人为私人企业所雇用去建造密封舱、火箭引擎、太空服和电脑设备等，他们中的大部分都放弃了周末和假日，在好几年的时间里经常免费加班工作。Grumman公司（1994年被Northrop收购）在新泽西的一家工厂负责生产登月舱，工人每天在下午5点下班后从前门离开，再从后门回来，一直义务工作到午夜。同样，负责生产太空服的International Latex Corporation的一名员工在一部纪录片中表示，当时人们连续3年放弃所有休假，以每周80小时的强度努力工作，她自己经常凌晨5点离开7点回来。

虽然在很多当事人看来，这些为了实现梦想不顾一切的努力都很值得，但当梦想实现后，美国人对登月的激情只持续了短短的3年半。1970年1月3日NASA召开首次月球科学会议，报告了头两次月球登陆取得的初步成果，观众听得如痴如醉，但就在会议中，一枚“土星5号”火箭被宣布用于发射天空实验室的轨道工作站，同时取消“阿波罗20号”月球任务。不久后，NASA决定进一步放慢月球飞行的步伐，将“阿波罗”18号和19号的发射安排在1974年。这最后两次登月任务从未实现，1972年12月发射的“阿波罗17号”成为最后一艘登上月球的人类飞行器。

真正取得丰硕科学成果的正是执行了“J”级任务的15至17号飞船，被取消的18至20号飞船也被安排了“J”级任务，但它们从未有机会去完成这些能带来重大科学发现的任务。如果有人指责NASA在载人登月上花了太多钱却取得太少成果，对阿波罗计划虎头蛇尾的放弃正是投入产出不成比例的重要原因之一。1972年之后的20多年，关于登月的集体记忆悄无声息地消失在公众意识里，阿波罗计划似乎不是人类太空探索的开始，而是终结，甚至被少数反对者视为冷战时代的一个错误。事实上，广袤神秘的太空仍然吸引公众，但NASA将重心转移到太空飞船和国际空间站上，“挑战号”和“哥伦比亚号”的两次失事使人们对是否值得以生命为代价去探索太空产生争议，同时深海探测等其它同样重要且距离人类更近的探索项目也在夺取有限的资源。媒体与舆论环境从1960年代的狂热支持转为冷淡或骑墙，新一代年轻人也没有必须“去那儿”的激情和使命感。

面临种种外部难题的同时，NASA自身不乏问题。即便有整整一代人和数十亿美元的推动，NASA仍然没能在运载火箭上实现重大技术创新，甚至需要将阿波罗时代的老工程师请回来教导年轻工程师“土星5号”是怎样设计建造出来的。在这些老人看来，现在的NASA虽然仍拥有科学和工程方面的顶尖人才，但官僚主义盛行，在决策过程中牵涉太多了的人和政治考虑，非常怕承担风险。他们中的一人表示，在过去人们对失败者说：“干得好。你还需要些什么来搞定它？”但现在，他们会委托委员会调查。

资金是另一个问题。2005至2008年，NASA的预算年均增长率是2.1%，2008、2009和2010年的预算分别是173.09亿、177.82亿和186.86亿美元，在联邦财政预算中的比例不仅不可与阿波罗时代同日而语，除去通货膨胀后几乎没有多少增长。美国总统小布什在2004年1月发布“探索精神的复兴：美国空间探索远景规划”，却没给出多少财政支持。

在所有这些问题和困难之外的，是美国重返月球的决心—2005年9月，新的载人登月计划“星座”（Constellation）正式公布。按照这项庞大的计划，美国将在2018年让4名航天员在月球停留7天然后安全返回；如果首次登月成功，以后每年至少执行2次登月任务，最终建设包括生活区、发电站和通信系统的月球基地。

接替“阿波罗”的是乘员探测飞行器“猎户座”（Orion）和登月器“牵牛星”（Altair）。“猎户座”外形与“阿波罗”相似，但内部空间大了一倍，能乘坐4至6名航天员，装有太阳能电池帆板，由“战神1号”(Ares I)运载火箭发射升空，设计可靠性是阿波罗飞船的10倍。“牵牛星”由“战神5号”（Ares V）发射，在近地轨道与“猎户座”飞船对接，然后依靠“战神5号”的动力一同飞往月球。按NASA的时间表，“猎户座”将在2011年首次发射升空，并在此后代替航天飞机承担航天员往返国际空间站的运输任务，在2018年首次执行载人登月任务。与“阿波罗”飞船的登月舱智能降落在月球赤道附近不同，“星座”计划允许航天员降落在科学家感兴趣的月球表面任何地方，甚至直接降落在月球南极可能存在水冰的区域。

月亮之上

对大部分没有机会成为宇航员的普通人而言，真正接触月球的捷径是去肯尼迪太空中心，那里有一小块月岩标本被包在一根游览中心拱顶的柱子里供人触摸。

这块石头来自阿波罗计划带回的共计382千克的2415块月岩标本之一。这些“月球来客”大部分储存在位于休斯顿的约翰逊太空中心，小部分位于圣安东尼奥的布鲁克斯空军基地，少数被送到博物馆展出和制成样本租给世界各地的科学家进行研究。NASA表示月岩中的295千克仍保持着最初带回地球时的样子，其中一块由“阿波罗15号”带回来的“起源石”（Genesis Rock）甚至保持着45亿年前形成时的状态。考虑到宇宙大爆炸约发生在145亿年前，“起源石”的年纪相当于1/3个宇宙，在太阳系中几乎找不到比这更古老的固体物质。

月岩标本带给人类关于月球和太阳系的珍贵信息，因为与始终经历着火山喷发、地震和海水侵蚀等外力作用的地球表面不同，月球在形成后几乎没发生过任何变化，完整地记录了自诞生以来发生的一切历史。比如，月球被认为起源于（虽然还有争议）一颗小行星对地球的撞击—撞击产生的碎片在太空聚集，逐渐形成月球，其表面的大量坑洞是由流星冲撞而成，而非火山喷发造成的。月岩样本甚至为地球上的某些现象提供了解释。1980年代初，科学家发现6500万年前的地球矿物和晶体沉积物与月球上的某些岩石相似，这推导出目前广泛接受的恐龙灭绝是因为小行星撞击的理论。

月岩的稀有和高科学价值使其价值连城。1993年，前苏联“月球16号”探测器从月球上取回的3块总重0.2克的月岩标本以442500美元的高价出售。2002年，一个存放着月球和火星物质标本的保险箱失窃，找回后，NASA估计这些总重285克的标本价格约为100万美元。

真正的宝物并不是这些加起来尚装不满一辆卡车的月岩样本，而是月球本身。月球上已知矿物超过100种，其中5种不存在于地球，月岩含有大量的铝、镁、钙、钛和硅等有用元素，月壤含氧量占40%，还含有氦-3。这种地球上很少见的氦同位素是清洁、高效、安全和廉价的核聚变燃料，可用于可控核聚变发电，在月壤中含总量为100万至500万吨（中国科学家根据“嫦娥一号”月球探测器发回的数据推测，这一数字更接近100万）。以目前的能源需求而言，10吨左右的氦-3即可满足中国一年的用电需求，即便是全球一年也只需100多吨氦-3。

此外，每年约有12万亿千瓦太阳能照射在月球上，科学家构想了一套月球太阳能发电系统，以让未来的月球基地实现用电自给：太阳能光伏电池阵收集太阳能并将其转换成电能，传送到微波发射器，后者将电能转换成微波束形式，发射到对准接收器的反射器上，如是形成一个发电单元，众多单元组成完整的月球发电系统。微波束将能量集中传送到接收站，接收站再将微波能量转换成电能，从而完成高功率发电和输电操作。

在蕴含巨大能源的同时，月球无大气、无磁场、无电磁波吸收与辐射和弱重力场等特点使其上适合开展很多在地球难以或不能完成的科学研究和实验。比如，研究钙在弱重力场与无磁场的环境下在人体中的循环情况，这有助于改进关节炎、心脏疾病和动脉疾病的治疗，或是生产一些在地球上无法批量生产的特殊产品。作为离人类最近的大型天体，月球还是监测地球生态、环境、灾害、气候、全球变暖和臭氧空洞扩大等问题的绝佳平台，而在人类探索火星的道路上，月球又是非常重要的跳板和前哨站。

就像率先在地球南极建立科学考察站的国家在研究和开发利用上占据先机一样，月球也遵循“谁先到达，谁先开发”的原则，这是各国在21世纪掀起第二轮探月高潮的重要原因。与40年前只能象征性地征服月球不同，科技的发展使真正利用月球成为越来越现实的目标，具备登月实力的国家的增多也使这一竞争比美苏争霸时期更为激烈。在亚洲，日、中、印3国分别在1990、2007和2008年发射自己的首颗月球探测器，并分别计划在2030、2030和2020年前实现载人登月。
[---分页标志符---]

跟我去月球

一个令人惊讶却经常被忽略的事实是，阿波罗登月使用的电脑的只读存储器和动态存储器仅为74KB和4KB，甚至比不上现在最低端的手机，其软件功能与硬件相连，每有改动就要重新制作存储器。但在那个大多数电脑还是必须存放在空调房中的庞然大物的时代，仅1立方英尺的阿波罗导航计算机是预示个人电脑时代到来的先驱，它也确实为后来的计算机技术发展提供了资源。

与此类似，现在人们使用的GPS、CT及各种无线技术都源自NASA当年使用的月球探测技术。据统计，从阿波罗登月计划派生出约3000种应用技术专利，带动了计算机技术、遥感技术、数据传输与通信、激光技术、新材料技术、生物工程和医学等产业的发展，促成了美国1960至1980年代的工业和高新技术进步与国民经济大繁荣。对月球探测技术的二次开发和利用产生的经济效益远远超过阿波罗计划本身的直接经济产出，有人认为投入阿波罗计划的1美元在3年后产出4至5美元，也有人将这一数字估计为9美元。

这些过去的成就主要来自政府力量的主导，现在，私人和商业力量成为新的登月助推剂。科技进步是太空探索可以倚仗商业公司的重要原因，除了波音等与飞行器密切相关的大公司在太空探索中承担着重要责任，SpaceDev等规模虽小却专注于商业太空产业的公司也扮演了越来越重要的角色，它们为NASA提供所需的各种航空航天产品和服务。太空基金会2009年3月发布的《太空报告2009》指出，2008年全球太空产业的收入增长2.5%达2570亿美元。其中67%来自与太空和航天相关的商业基础设施和商用卫星服务，相当于政府太空支出的32%。

NASA副局长莎娜·戴尔曾表示:“从月球挣钱是美国太空探索计划的基本部分。我们认识到太空商业的极端重要性，必须让真正的企业飞往月球并且从月球挣钱。”就在小布什宣布美国将重返月球的2004年，一家名为TransOrbital的公司宣布自己已成为唯一得到美国当局许可开展月球商业飞行的私人公司。该公司为客户提供“月球物流”服务，即帮助客户将商业卡片、个人证书、珠宝、艺术品甚至亲人的骨灰送上月球永久储存。如果这家公司还只是无名小卒，希尔顿集团则是最早将投资目光投向月球的著名企业。早在1967年，当时希尔顿集团的掌门人巴伦·希尔顿就梦想在月球上开一家有100间客房的希尔顿酒店，让来自地球的旅客在其中享用新鲜的生鱼片和鸡尾酒。1998年，伦敦一份报纸耸人听闻地宣称希尔顿集团要在月球上建设一座是伦敦“千年穹”两倍以上的“月球希尔顿”酒店，拥有5000间客房和自己的海滩。

与尚需多年实现的月球商业开发相比，非盈利机构X大奖基金会对月球和太空探索做出的贡献更实际。它模仿1919年奖励第一个能在纽约和巴黎间进行不间断飞行的人的Orteig Prize，为各种突破极限、进行重大创新、完成伟大挑战的个人和私人组织提供高额奖金。其在2007年与谷歌合作的“谷歌月球X大奖”的目标就设立为向在2012年12月31日前成功将机器人送上月球并行进500米，将高清照片和视频传回地球的人提供高达2000万美元的奖励。截至2009年6月，已有19支队伍完成大奖官方注册并参与角逐，其中一支名为“下一大步”（Next Giant Leap）的团队更得到在阿波罗计划中起到重要作用的麻省理工学院的支持。

无论出于科学还是商业考虑，人类必将再次踏上月球。正如最后一位在月球上留下脚印的“阿波罗17号”行动指挥官南尤金·塞尔南在爬上悬梯离开月球前所说的：“我们来了又走，而我们将带着上帝的旨意再次回来。”这一次，人类不会再离开。

附表：

1.土星5号运载火箭

土星5号高85.6米，飞船与火箭组合后高110.6米；185千米低轨道运载能力约120吨，地球逃逸轨道约49吨；仅生产15枚，阿波罗计划中发射了2艘无人和10艘载人飞船，另发射1座天空实验室，13次发射无不良记录；剩下两枚之一露天横躺在美国航空航天博物馆供人参观

从上至下：

发射逃逸塔

指令服务舱

登月舱

仪器设备舱

第三级（S-4B）

仅用1台J-2型发动机，它与第二级分离后短暂点火，将火箭送入近地轨道。然后再次点火，将阿波罗飞船推进奔月轨道。道格拉斯公司制造

第二级（S-2）

使用5台J-2型发动机，与第一级分离后点火约6.5分钟，将第三级与飞船推进到约185千米的近地轨道。北美航空公司制造

第一级（S-1C）

使用5台F-1型发动机，点火后推动整个火箭飞行约2分40秒，将火箭推进到约62千米的高度。其推进剂占整个火箭发射重量的一半以上。波音公司制造

2.阿波罗飞船

从上到下：

指令舱

服务舱

登月舱上升段

登月舱下降段

在轨道上完成对接的阿波罗飞船

组装完毕的登月舱

组装完毕的指令服务舱

3.为航天员月球漫步提供保障的航天服

                                             应急供氧系统

通信天线

头盔面罩组件

应急供氧系统启动器

遥控背包控制设备

手表

舱外活动手套

核对清单

通信、氧气通风和连向便携式生保系统的液冷脐带

月球鞋套

整体式保温与微流星体防护服

尿液转移连接器、剂量计和生物医学注射孔口盖

应急供氧系统脐带

彩色标志带

便携式生保系统

设想中的月球工厂和月球村

形成循环封闭的生态系统，能大规模生产氧和水，电力与能源全部依靠月球；可以进行陶瓷、金属、硅材料、特殊材料、生物制品的生产和加工，能提取月壤挥发份中的有用元素（氦-3、氢、氮、碳等）；可进行温室农业生产；成为天文观测基地、地质和生物科学实验室，可作为深空探测中的中转站或补给站；扩大住月人数，开展月球旅游
 

[---分页标志符---] 

阿波罗系列探月过程重大科学发现

月球不是“天生”就有的，而是与地球相似的类地行星，二者内部分区相似

今天的月球仍然保持着最初10亿年的历史

最年轻的月球岩石几乎与最年迈的地球岩石年纪相当

月球和地球在起源上相互关联，由共同的储积物质以不同的比例构成

月球上没有外星人，甚至不含具有生命活性的有机物、化石或天然的有机化合物等生命迹象

月球上所有岩石的起源都经过高温过程，这个过程中极少有水，或完全没有水

早期的月球从表面到很大深度的范围均处于熔融状态，是一个“岩浆海洋”

“岩浆海洋”之后的月球经历了一系列小行星撞击，形成许多盆地，而这些盆地后来又被流入的熔岩填满

月球不是圆的，从整体来看形状稍微不对称，这可能是因为它在进化过程中一直受地球引力影响

月球表面覆盖着一层叫做月球表土的岩石碎块和粉尘，其中蕴含着极难得的太阳辐射史，对了解地球气候变化十分重要

月球编年史 

45亿年前

月球形成，原因很可能是一颗行星大小的物体与早期的地球相撞

38-40亿年前

地球、月球和其他行星受到多次陨石撞击，后期的猛烈碰撞（LHB）使月球表面布满陨石坑

公元前450年

希腊哲学家阿那克萨格拉因声称太阳是一块发烫的红石头而不是神遭到监禁。他提出月光是月球反射的太阳光并得到了一些人的赞同

公元前150年

希腊天文学家希帕霍斯用三角法算出地月距离是地球半径的59-67倍——这一数据实际为60倍

1609年11月

伽利略首次用自制的20倍率天文望远镜观察月球，辨别出月球上的丘陵、山谷和他认为的月球大海，并绘制了一张月球图

-----------------------------------

1959年

1月2日：前苏联发射“月球1号”探测器，这是人类首颗抵达月球附近的探测器

9月26日：首个落在月球上的人造物体“月球2号”成功发射

10月4日：“月球3号”让人类首次看到月球背面

1961年

5月25日：美国总统肯尼迪宣布将在1960年代结束前将人送上月球并安全返回，“阿波罗计划”正式启动

1964年

7月：美国发射“徘徊者7号”硬着陆月球探测器，人类获得第一批月面特写图片

1966年

1月31日：前苏联发射“月球9号”，3天半之后其成为首个在月球实现软着陆的探测器

3月31日：“月球10号”发射，几天后成为首个环月飞行的探测器

6月2日：美国发射“勘察者1号”探测器，首次在月球实现软着陆。此后又发射了6颗“勘察者”探测器，4颗取得成功，对阿波罗飞船的备选着陆地区进行了考察

8月10日：美国首颗环月探测器“月球轨道器1号”发射成功。到1967年8月年美国共发射5颗月球轨道器，对月表进行大面积探测，得到月球重力场详图，确认10个飞船着陆点

1967年

1月27日：美国“阿波罗1号”指令舱在发射塔起火，3名宇航员遇难

1968年

9月15日：前苏联的“探测器5号”升空，7天后其返回舱溅落在印度洋，成为首个到达月球附近又返回地球的航天器

10月11日：“阿波罗7号”携2名宇航员进入环绕地球飞行的轨道，“阿波罗计划”完成首次载人飞行试验

12月21日至27日：载有3名宇航员的“阿波罗8号”成为首艘飞到月球附近的载人飞船，人类第一次接近月球

1969年

7月16日至24日：载有3名宇航员的“阿波罗11号”在7月20日飞临月球，人类完成首次登月任务

7月：前苏联为载人登月计划研制的N-1重型运载火箭发射后66秒炸毁

1970年：

4月11日：“阿波罗13号”发射，55小时55分后氧贮箱爆炸导致一系列严重后果，3名面临无法返回地球危险的宇航员最终在地面控制中心的帮助下利用登月舱发动机回到地球，创造人类航天史上的奇迹

9月12日至24日：前苏联的“月球16号”使人类首次实现月面自动采样并返回地球的探测活动

11月10日：“月球17号”发射，7天后，人类首个月面巡视探测器“月球车1号”开始进行月面巡视考察

1972年

从1969至1972年，前苏联4次发射N-1火箭均失败，终止载人登月计划

美国发射“阿波罗”16号和17号，终结阿波罗计划。共有6艘阿波罗飞船完成登月任务，12名宇航员登上月球

--------------------------------------------------

1990年

1月24日：日本发射“飞天号”，成为第3个发射月球探测器的国家

1994年

1月21日：美国发射“克莱门汀号”探测器，首次发现月球南极可能存在水的直接证据

1999年

7月31日：美国“月球勘探者”环月探测器在完成历时一年多的探测任务后撞向月球南极，但传回的数据没能进一步证明月球两极存在水冰

2001年

11月：欧空局批准了旨在对太阳系进行探索的“曙光计划”，按计划将在2024年实现载人登月

2003年

9月27日：欧洲成功发射其第一颗月球探测器“智能1号”，标志欧洲探月活动正式开始

2004年

1月14日：美国总统布什发表“美国太空探索新构想”，宣布将在2020年前重新将宇航员送上月球，并将以月球为中转站，想更远的太空进发

1月23日：中国探月工程正式启动，一期绕月探测工程立项

2007年

2月：德国启动自己的探月计划

9月14日：日本“月亮女神”探测器发射

10月24日：中国首颗月球探测器“嫦娥一号”发射，在2009年3月1日撞向月球

2008年

10月22日：印度首颗月球探测器“月球初航1号”发射

2009年

6月18日：美国发射“月球勘测轨道”探测器，10年来首次执行月球任务，也是这是“重返月球”战略计划第一步

--------------------------------------------------

2010年

美国计划派遣类似“火星漫步者”的机器人对月球进行实地勘测

2013年

德国计划在此前后向距离月球仅50公里的轨道发射一个卫星探测器

2016年

印度计划发射“月亮初航2号”，将机器人送上月球，

2017年

中国和日本计划在此之前将机器人送上月球，实现采样返回

2018年

美国计划在近半个世纪后再度实现载人登月

2020年

印度计划在此之前实现载人登月

美国计划开始建造月球基地

2025年

俄罗斯计划在此之前实现载人登月

日本计划开始建造以月球表面为据点的月球空间活动站

2027年

俄罗斯计划开始建造月球常驻考察基地

美国计划让宇航员乘坐月球车离开基地，前往月球表面更远的地方探险

2030年

中国计划实现载人登月

2040年

中国计划建造有人值守的月球基地