去火星之前先解決月球的問題？

【博科園-科學科普】在未來的幾十年里，NASA有一些相當大膽的太空探索計劃。到本世紀30年代希望登上火星之旅。這是一個載人的任務將會看到宇航員自阿波羅時代以來首次超越地球。與此同時像SpaceX和MarsOne這樣的私營公司和組織希望在未來十年內開始對火星進行殖民。

根據克里斯·哈德菲爾德的說法：這些任務概念都很好，但正如他在最近一次採訪中解釋的那樣，我們的努力應該集中在對月球的重新探索，以及在我們為火星做同樣的事情之前建立月球定居點。在這方面他加入了歐洲航天局(ESA)、俄羅斯航天局(Roscosmos)、中國國家航天局(CNSA)等組織。

當要在月球上建立基地的時候，好處是相當可觀的。首先月球前哨可以成為宇航員團隊的永久研究基地。在同樣的方面它將為太空機構和私營公司提供科學合作的機會——就像國際空間站今天所做的一樣。

克里斯·哈德菲爾德(Chris Hadfield)最近解釋了人類在嘗試殖民火星之前應該如何建立月球基地。Foster + Partners是歐洲航天局(European Space Agency)成立的一個財團的一部分，目的是探索3D列印建造月球棲息地的可能性。圖片版權：ESA/Foster + Partners

最重要的是一個月球前哨站可以作為一個補給站，使任務更深入到太陽系。根據NexGen Space LLC(美國國家航空航天局(NASA)的顧問公司)的估計，這樣的基地可以將未來火星任務的成本削減約100億美元。最後但並非最不重要的是它將利用近年來開發的關鍵技術，從可重複使用的火箭到加添加劑製造(aka)。

正如克里斯·哈德菲爾德(Chris Hadfield)在接受《新科學家》採訪時所說的那樣，在去火星之前還有很多實際的理由可以追溯到月球——從距離到太空專家的發展。對於那些對科學和太空探索感興趣的人來說，Chris Hadfield近年來已經成為家喻戶曉的名字。在成為宇航員之前他曾是加拿大皇家空軍(RCAF)的飛行員，並為NORAD飛行任務。

在1992年加入加拿大航天局(CSA)後，他分別於1995年和2001年分別參加了兩項太空任務——sts - 74和sts - 100的任務專家。這些任務包括與俄羅斯空間站和平號和國際空間站會合。然而他最大的成就在2012年，當時他成為第一位指揮國際空間站任務的加拿大宇航員（第35次探險）。

在這個為期148天的任務期間，哈德菲爾德由於大量使用社交媒體來促進太空探索而引起了媒體的大量曝光。事實上《福布斯》將哈德菲爾德描述為或許是離開地球有史以來最精明的宇航員。

建立月球基地的最大原因之一是它的接近性和人類之前的旅行。在長途太空探索中，有一個完全未知的東西。我們知道一些威脅：設備的不可靠性，如何提供足夠的食物，但還有無數其他的問題，例如宇宙射線對人體的影響是什麼？你需要建造什麼樣的航天器？幾個月和幾個月沒有窗戶的心理影響是什麼？去一個沒有人去過的地方那是很艱難的。

使用常規方法從地球到火星需要150到300天的任務。而一種更省油的方法(像離子發動機)會花費更少，但要花更長的時間，像化學火箭這樣的更快的方法可能會花費更多。即使有核熱推進(NTP)或可變的特定脈衝磁等離子體火箭(VASIMR)概念，旅程仍可能需要5到7個月。

在這段時間裡宇航員不僅要承受巨大的宇宙輻射，他們還得應對微重力的影響。在國際空間站上進行的研究表明，長期暴露在微重力環境下會導致骨質密度下降，肌肉萎縮，視力下降，器官損傷。

最近的研究也表明在火星表面暴露於輻射是相當重要的。在前往火星的旅程中，好奇號探測車記錄了它每天從它的宇宙飛船-火星科學實驗室中平均每天接受1.8毫西弗(mSv)的劑量。在其表面的頭300天里，它每天暴露在0.67毫西韋特(mSv)的水平上。

這大約是人們在地球上平均接觸的時間的一半和五分之一。雖然這超出了NASA的官方指導方針，但它仍在其他空間機構的指導方針之內。但更糟糕的是來自拉斯維加斯內華達大學的一項新研究得出結論，暴露在宇宙射線中可能會導致細胞損傷，從而擴散到體內的其他細胞，從而有效地將癌症的風險增加一倍。

相比之下去月球的風險很容易預測。多虧了阿波羅計劃我們知道從地球到月球需要2到3天的時間。例如1969年7月16日，阿波羅11號任務從肯尼迪角發射升空，並於1969年7月19日抵達月球軌道，總共花費51小時49分鐘。執行這類任務的宇航員將受到更少的輻射。

用3d列印技術製作的月球基地概念圖。圖片版權：ESA/Foster + Partners

當然月球表面仍然暴露在大量的輻射中，因為月球沒有大氣層。但NASA估計，厚度為2.5米(由月球風化層構成)的牆將提供所有必要的屏蔽，以保證宇航員或殖民者的安全。根據哈德菲爾德的說法，另一個去月球的好理由是缺乏世界上生活的專家。

有六個人住在國際空間站上在那裡連續工作了將近17年。但現實是我們還沒有弄清楚如何永久地生活在地球之外。所以我認為如果我們遵循歷史的驅動模式，那麼月球將是第一個。不僅僅是為了重申我們可以到達那裡，而是為了表明我們也可以住在那裡。

但也許在搬到火星之前解決月球問題的最好的理由是，探索一直都是關於下一個步驟，然後是下一個步驟。一個人不能簡單地從一個位置跳到另一個位置，並期待成功的結果。需要的是生育。在時間上可以獲得足夠的牽引力，這個過程將加快速度，使步驟變得更大更深遠。

在數萬年的時間裡，人類遵循著地球上的一種模式：想像、技術支持的探索、解決。這是第一批人類在5萬或6萬年前到達澳大利亞的方式，以及我們從尤里·加加林和艾倫·謝潑德(Alan Shepherd)從地球轉到第一批在月球上留下腳印的人。

基於這一進展我們可以看到為什麼Hadfield和其他人認為下一個合乎邏輯的步驟是返回月球。一旦我們在那裡建立了據點，我們就可以用它來發射遠程任務到火星、金星和更遠的地方。逐步增加的步驟，最終使人類在太陽系的每一個行星、月球和更大的天體上都能站穩腳。

參考：New Scientist

作者：Matt Williams

來自：Universe Today

編譯：中子星

審校：博科園

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