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為什么月球南極幾乎成了最熱門的太空目的地?
查字典地理網(wǎng) 來源|2019-05-19 發(fā)表|教學(xué)分類:地理科普

地理學(xué)習(xí)

學(xué)習(xí)資料

? ? ? ?這張插圖展示的藍(lán)色起源公司的軌道飛行器:新格倫火箭。

5月9日,億萬富翁杰夫?貝索斯的私營宇航公司藍(lán)色起源宣布,將把“藍(lán)色月球”著陸器送往月球南極。在華盛頓特區(qū)舉辦的一場僅限于受邀者參加的發(fā)布會(huì)上,貝索斯宣布,該公司的目標(biāo)是沙克爾頓撞擊坑(環(huán)形山)。這個(gè)撞擊坑寬約21千米,位于月球南極,富含水冰,周圍許多區(qū)域處在近乎永恒的太陽光照之下。

此前,有傳言稱,藍(lán)色起源公司的月球著陸器要在4月26日發(fā)射升空,而當(dāng)天,該公司發(fā)布了一則神神秘秘的推文,暗含了5月9日這個(gè)日期,還配上了歐內(nèi)斯特?沙克爾頓1914年橫跨大西洋時(shí)所駕駛的“耐力號(hào)”航船照片。

 ? ?不過,藍(lán)色起源公司已經(jīng)悄悄地做了許多基礎(chǔ)工作。去年秋季至今,該公司一直在發(fā)廣告招聘月球著陸器設(shè)計(jì)人員,請求注冊商標(biāo)“藍(lán)色月球”,并宣稱將與谷歌Lunar Xprize一起資助登月競賽。該公司甚至還把月球畫到了臂章上。

2017年,藍(lán)色起源公司的業(yè)務(wù)發(fā)展與戰(zhàn)略主管向美國國會(huì)作證時(shí)說:“是時(shí)候讓美國重返月球了,這次還要待在上面。沙克爾頓撞擊坑及與之相似的地點(diǎn),是在近地區(qū)域測試關(guān)鍵深空探索技術(shù)的理想地點(diǎn)。”

這場發(fā)布會(huì)之后,藍(lán)色起源公司也成了眾多想在月球南極著陸的宇航機(jī)構(gòu)和私營企業(yè)之一。那么,問題來了,這片區(qū)域有何特殊?這場競賽對未來可能實(shí)施的載人計(jì)劃有何意義?且看詳細(xì)分解。

南極安樂窩

首先,月球南極有太陽系內(nèi)已知最大的撞擊坑之一:南極-艾特肯盆地??茖W(xué)家很希望能更仔細(xì)地看一看這塊巨大的“暗斑”。

月球勘測軌道器拍攝的這張拼圖中,可以看出月球南極陰影里的撞擊坑黑暗深淵。

盡管這塊盆地非常古老,但它仍然深約13千米,寬約2575千米。它其中包含有許多個(gè)較?。ǖ匀幌鄬艽螅┑淖矒艨?,比如阿波羅撞擊坑、薛定諤撞擊坑、沙克爾頓撞擊坑,以及馮?卡門撞擊坑,也就是中國的嫦娥4號(hào)探測器著陸的地方。

“我們對去往月球南極很感興趣。只是現(xiàn)在我們還沒有機(jī)會(huì)這么做而已?!痹虑蚩睖y軌道器的項(xiàng)目科學(xué)家、美國戈達(dá)德太空飛行中心的Noah Petro說道。

除了近距離觀察這片巨大的盆地之外,對于幾家打算在月球上建立永久基地的機(jī)構(gòu)和公司而言,月球南極擁有幾種關(guān)鍵的資源。其中最重要的是水冰,以及用以太陽能發(fā)電的陽光。

美國宇航局總部的首席月球科學(xué)家Sarah Noble說:“最終,月球?qū)槲覀兲峁╋w往火星或更遠(yuǎn)地方的資源以及測試技術(shù)的試驗(yàn)場,其中就包括建立一個(gè)可持續(xù)、可重復(fù)利用的建筑?!?/p>

在月球表面找礦

很長時(shí)間以來,科學(xué)家都懷疑月球上有水,這些水可能是早期的火山噴發(fā)或太陽系外天體撞擊帶來的。但直到最近,我們才開始確切知道月球上的水有多少,存在于哪些地方。

2009年,月球撞擊坑觀測及遙感衛(wèi)星(LCROSS)進(jìn)入環(huán)月球極地軌道;之后,該衛(wèi)星把用過的火箭助推器拋棄在了南極附近的卡比厄斯撞擊坑。這次撞擊使一些碎屑拋射到太空中,這顆衛(wèi)星從碎屑中降落并進(jìn)行研究,然后也撞向了月球。(Petro說:“我喜歡把這叫作硬著陸。”)

LCROSS在濺起的月球物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)了水。美國布朗大學(xué)的Ariel Deutsch說,雖然LCROSS只能以這種方式研究僅僅一個(gè)區(qū)域,但這也可能是月球表面或表面附近存在水的最有力直接證據(jù)。

Ariel Deutsch是研究行星表面冰分布的專家。他指出,最近的一些數(shù)據(jù)也可以作為月球上有水的有力證據(jù)。這些數(shù)據(jù)來自于印度太空研究組織的月球初航1號(hào)探測器上搭載的美國宇航局的設(shè)備。

2008年10月22日,在薩迪什?達(dá)萬航天中心的新聞發(fā)布會(huì)上展示的月球初航-1號(hào)模型。此前,印度成功將該探測器發(fā)射升空,它也因此成為印度首個(gè)月球探測器。

去年,這些數(shù)據(jù)公布于眾,揭示了月球表面有裸露的水冰存在。水冰的分布和深度尚不十分明確,不過,在月球兩極,水冰似乎是稀疏地散布在永久陰影區(qū)的地面或山壁上的。

就南極而言,多數(shù)這類水冰都位于撞擊坑的陰暗面上,那里的溫度從未超過-157攝氏度。領(lǐng)銜這項(xiàng)研究的美國夏威夷大學(xué)的Shuai Li稱,這些水冰很可能與地表的土壤混合著,并非我們可以在上面滑冰那種固態(tài)形式,而且,單是月球南極的水冰就可能有1萬至1億噸。

Shuai Li說:“我們還不知道水冰沉積物有多深。我們需要巡游器或著陸器現(xiàn)場勘測,分析冰層的厚度、起源、年代,以及確切的儲(chǔ)量。”

給撞擊坑排名

當(dāng)然,水是人類生命所需的必需品,而且,從宇航角度來看,從月球上提取水,比從地球上運(yùn)水上去更簡單、成本更低。因此,要想在月球上建立任何長久的基地,找到可靠的水源將是首要任務(wù)。

另外,水可以用于制造火箭燃料。眾所周知,水分子是由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子組成。因此,使用特定的設(shè)備可以將氫原子與氧原子分離,恰好可以用于制造火箭燃料和助燃劑。

不過,并非所有的南極目的地都生而平等,沙克爾頓撞擊坑的水含量可能并非最大的。Shuai Li推測,斯維德魯普、霍沃斯、舒梅克和福斯蒂尼等幾座撞擊坑所蘊(yùn)藏的水冰可能最豐富。美國亞利桑那州立大學(xué)的Mark Robinson運(yùn)用月球勘測軌道器的攝像機(jī)進(jìn)行研究,也得出了相同的結(jié)論。

最近,Mark Robinson及其同事們決定以潛在資源(包括水冰)的豐富度為依據(jù),對月球南極的撞擊坑進(jìn)行排序。該團(tuán)隊(duì)研究了揮發(fā)物,即很容易轉(zhuǎn)化成蒸汽或氣體的混合物,并整理出了這類揮發(fā)物在南極的分布數(shù)據(jù)。他們根據(jù)尺寸大小和潛在資源,對多個(gè)撞擊坑排序后,發(fā)現(xiàn)排在前列的分別是舒梅克撞擊坑、霍沃斯撞擊坑和福斯蒂尼撞擊坑。

Robinson說:“我們肯定要深入挖掘。沙克爾頓撞擊坑肯定是進(jìn)行勘探的好地方。但它本來就比舒梅克撞擊坑要小,因此,后者可能擁有更多水冰?!?/p>

永晝與永夜

月球南極還有幾個(gè)非常稀罕的地方,幾乎永恒沐浴在日光之下。雖然最近的數(shù)據(jù)證實(shí)真正的“永恒光亮群峰”在月球兩極并不存在,但是,月球南極廣袤的盆地里,卻存在著一些面積較小的山峰、撞擊坑邊緣,那里的陽光能存在大約200個(gè)月球日。

2018年7月,藍(lán)色起源公司的“新謝潑德”號(hào)載人艙在進(jìn)行未載人試飛之后,打開降落傘安全著陸。

美國宇航局約翰遜太空中心月球探索項(xiàng)目的首席科學(xué)家Sam Lawrence說:“這對于探索基地有很多積極影響,比如,可以營造良性的熱環(huán)境,能借助太陽能系統(tǒng)來進(jìn)行地表活動(dòng)??偠灾瑯O地的環(huán)境,使得人類度過月球之夜變成了一個(gè)非常簡單的工程問題。”

還有一個(gè)很方便的地方在于,這些區(qū)域距離永久陰影區(qū)也不遠(yuǎn),比如沙克爾頓撞擊坑附近就有這樣的區(qū)域。這意味著,想在月球上建立基地的人們,可以找到一個(gè)既有永晝又有永夜的地方。

然而,想要利用現(xiàn)有資源,卻有不少問題。

開采月球合法嗎?

如果藍(lán)色起源公司真的要在月球南極附近降落,那么,該公司就能夠合法地開采月球的資源嗎?是的。但是,它真的能夠擁有月球資源嗎?可能吧。

1967年,由于太空競賽造成的緊張局勢,全球許多國家統(tǒng)一建立一套探索及利用太空的規(guī)則。美國、蘇聯(lián)等100多個(gè)國家如今已簽署了《外太空條約》,約定所有國家都可以自由地探索和利用太空,但前提是必須以和平為目的。

同時(shí),該條約禁止任何國家“以利用或占有或其它任何方式”占用太空領(lǐng)土,意味著,月球(或者火星,或者任何地球以外的地方)上的任何一塊地方,都永遠(yuǎn)不能被認(rèn)為是主權(quán)領(lǐng)土。

因此,藍(lán)色起源公司可以把著陸器送到月球表面,甚至可以開始開采水冰。美國現(xiàn)行法律并不禁止該公司這么做。但是,至于藍(lán)色起源公司能不能擁有它所開采的資源,法律法規(guī)就不怎么明晰了。

“美國的觀點(diǎn)一直是:無論是在月球地表之上或之下的‘不動(dòng)產(chǎn)’私有產(chǎn)權(quán),都是不允許存在的。然而,美國對上述條約的解讀是:允許他們擁有開采后的自然資源?!碧辗蓪<?、美國喬治敦大學(xué)法學(xué)院的Steve Mirmina解釋說,“有時(shí)候人們會(huì)把《外太空條約》與《海洋法》作類比。沒人能擁有公海,但是,如果你能從公海里捕撈,那么,你就可以擁有撈出來的魚,你可以把魚吃了,也可以賣了。”

此外,2015年,美國通過了一項(xiàng)法律,允許普通公民擁有、售賣、轉(zhuǎn)讓任何他們從外太空或外天體上獲取的無生命的資源,表面上為小行星開采建立了合法的經(jīng)濟(jì)機(jī)制,不過,開采小行星目前尚未實(shí)現(xiàn)。

不過,并非所有人都認(rèn)可美國的觀點(diǎn),尤其是因?yàn)椤锻馓諚l約》禁止國家對太空的占有。

Mirmina提出辯駁觀點(diǎn):“締約各方有義務(wù)把條約條款順延到本國公民。因此,如果國家占有是被禁止的,意味著美國不能占有外太空,那么,美國怎么能允許其公民占有外太空呢?一個(gè)國家都不能做的事情,這國公民怎么能做呢?”

換言之,這就是“自己所沒有的就不能給予”原則,意思是,如果美國本身就被禁止擁有外太空,那么,該國就不能夠賦予其公民擁有外太空的權(quán)利。

另一位太空法律專家、美國密西西比大學(xué)的Michelle Hanlon認(rèn)為,隨著藍(lán)色起源及其它機(jī)構(gòu)正快馬加鞭地實(shí)施人類重返月球計(jì)劃,這類問題將使太空法律界備受折磨。

她說:“我完全贊成探索與利用,而且,如果你是杰夫?貝索斯級(jí)別的,你為此投入了幾十億美元,那么,我認(rèn)為你應(yīng)該能去開采。但是,這需要接受一些管理,而這正是我們?yōu)橹畩^斗的?!?/p>

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