Beyond Luna

人类对月球还有未完成的任务

长久以来,月球已经回到了遥远而陌生的领域。阿波罗登陆点燃了我们人类对广阔的太空未来的梦想,而这一愿景在近半个世纪后继续激励着我们。

尽管我们通过载人前往国际空间站的任务延续了这一梦想的余烬,但随着时间的流逝,我们不再踏上另一个世界的脚步,这一梦想的余热也在一点点减少。因此,美国宇航局即将通过阿尔忒弥斯计划在月球上建立可持续的人类存在,这是一次姗姗来迟的重聚。

地球上的每一个人都有机会进入以月亮为点缀的夜空。在一个晴朗的夜晚,从密集的城市环境和僻静的乡村景观都可以看到它。无论我们拥有一架望远镜,还是只有一双可以凝视星空的眼睛,它都可以让我们惊奇地思考。

当我们能再次看到这颗“公地之宝”,并知道它在人类的体验范围之内时,无数的生命将会得到丰富。

然而,返回月球有一个重大的固有风险。我指的不是将进行这次航行的宇航员所面临的物理危险,而是我们作为一个物种的未来安全和发展所面临的风险,如果这一努力使我们失去了在火星上的机会。为了地球上生命的长期生存和增长,空间探索的首要目标必须是追求多行星的未来。到目前为止,火星是最好的候选者。通往红色星球的窗口现在是打开的,但鉴于人类历史的不幸波动,它可能随时关闭。因此,将月球作为中间步骤的选择是一场重大的赌博。

那么,在月球上立足的真正功效将取决于它是构成了对更紧迫目标的承诺,还是分散了对它的注意力。但为什么火星对多行星的未来如此重要呢?月球离我们只有几天的旅行路程——这难道不是一个更适合探索和定居的选择吗?

天壤之别

月球没有可觉察到的大气层。除了一层薄薄的稀薄气体外,它还被宇宙中的真空所吞没。这就意味着月球表面没有任何保护措施来抵御辐射或流星体的撞击。

月球表面覆盖着一层由微陨石撞击产生的锯齿状颗粒。由于没有风来侵蚀这种类似石棉的灰尘,它仍然很锋利,就像碎玻璃一样。事实上,它的研磨性非常强,甚至把阿波罗号宇航员的靴子都磨掉了好几层。

在阳光下,温度可达260华氏度(127摄氏度),在阴凉处,温度可降至-280华氏度(173摄氏度)。因此,月球上的设备和基础设施必须能够抵御冰冻和过热,这取决于它们是在阳光下还是在阴影下。阿尔忒弥斯号宇航员将在月球上体验地球17%的重力。部分重力对人体的长期影响尚不清楚,但我们确实知道,人类在国际空间站上感受到的失重感会导致生理上的有形变化,如骨质流失或肌肉退化。可以肯定的是,长期居住在月球上也会产生类似的后果。

此外,月球上的一天比地球上的一天长29倍。这种对自然昼夜循环的剧烈背离将给我们的生物系统带来额外的挑战,我们的生物系统可以很好地适应地球的白天。漫长的月夜也会阻碍太阳能的使用。这些挑战都不是无法克服的。我们能够,也应该(最终)在离我们最近的天体邻居上创造一个可持续的人类存在,但月球不可能成为我们下一个家园

幸运的是,我们的太阳系有一个与我们的技术和生物系统更匹配的系统。这颗红色行星还需要修缮,需要几个月的时间才能到达那里,但这颗红色行星能出现在我们眼前,真是幸运极了。

Home Is Where the Atmosphere Is

哪里有大气哪里就有人类的家园

今天的火星附着在稀薄的大气上,这些大气已经被太阳风吹走了几千年,然而,它曾经足够厚,足以支持温暖、潮湿的环境,甚至可能支持生命。

尽管目前火星的密度只有地球大气层的1%,但有些星球和没有星球之间的差别是显著的。在短期内,它将为火星探险者和定居者提供无价的资源,他们将把周围的二氧化碳转化为宝贵的氧气和燃料。它将对太阳辐射和流星体提供适度的保护,并最终通过地球化和对抗太阳风的措施恢复到以前的厚度。

还有一部分原因是火星上存在大气层,火星上的温度变化远没有月球上那么极端。美国宇航局的洞察号着陆器记录了火星赤道地区多年来的平均日气温。最冷的时候,温度下降到零下148华氏度(零下100摄氏度)左右,最温暖的日子最高温度接近32华氏度(0摄氏度)。

这颗红色星球非常冷,但是180华氏度(100摄氏度)的温度范围远比月球表面540华氏度(300摄氏度)的剧烈波动要容易控制得多。开发大规模的系统和程序来适应持续寒冷的环境,比设计防止冰冻和过热更容易实现。

此外,尽管火星上的极端低温显然超出了未受保护的人类的承受能力,但全球平均气温-81华氏度(-63摄氏度)与地球上有人居住的最冷地区相当。(不过,作为一个加拿大人,我对极端寒冷的乐观态度可能会受到质疑。)

火星上的一天被称为Sol,比地球上的一天稍微长一点,为24小时40分钟。这种熟悉的昼夜循环对于调节人类(为了健康的睡眠)和植物(为了成功的生长周期)的昼夜节律至关重要。这也大大提高了太阳能相对于月球的可行性。

火星上也有大量的水。虽然大部分被困在冰层中,但足以覆盖整个地球35米深,并在可预见的未来维持一个文明。

最终,大规模的农业将是可以实现的,因为火星的风化层含有农业所必需的营养物质(一旦除去了令人讨厌的高氯酸盐)。它也可以简单地通过机械压缩变成坚固的建筑用砖。正如地球上的第一个城市是用泥砖建成的,我们最初在红色星球上的表面结构也可能是这样。我们有充分的理由相信地表下存在着膨胀的熔岩管,这些熔岩管一旦通过我们已经练习了几个世纪的建筑技术加以加强,可能会提供很好的保护来抵御地表辐射和沙尘暴。

最后,火星的偏重力可能会有问题,但这是不确定的。我们可能会发现地球引力的38%足以让我们的身体适应。不管怎样,对于可能的对策已经有了很有前景的研究,而且我们可以肯定地假设,由于月球的引力是月球的两倍多,这颗红色星球的宜居性在这方面也要优越得多。

A Means to An End

一个达到目的的手段

在月球和火星上建立一个永久的人类存在是有价值的,但只有红色星球拥有所有必要的元素,一个文明分支,从而迎来一个多行星的未来。

今时今日,我们的世界足够稳定,我们可以做像培训航空航天工程师和发射火箭这样的事情。一个世纪前不是这样,一个世纪后也可能不是这样。选择先返回月球来推迟我们的火星之旅,默认的假设是,这个窗口将保持打开足够长的时间,以依次实现这两个目标。尽管充满希望,但这种假设无异于对人类未来的安全和发展进行赌博。考虑到直接前往火星的旅程已经实现了一段时间,而且正在迅速变得更加可行,这一点尤其正确。

我们的国家航天机构告诉我们,月球将被用作火星技术的试验台。然而,考虑到两者之间的巨大差异,很难看出为其中一个设计的系统如何能够在不进行重大更改和重复工作的情况下转移到另一个。此外,考虑到目前的阿尔忒弥斯架构不必要地依赖于超出预算、没完没了地推迟的SLS火箭,并引入了令人困惑的轨道前哨的过度复杂性,很难想象新的探月计划会有任何紧迫感。

我们会带着当初让我们到达月球的热情和决心重返月球吗?下一个人类在月球表面留下的脚印会是我们踏上火星之路的第一步吗?还是会让我们陷入一个累赘的泥潭?

那天我们可以仰望月亮,知道它再次举办我们的物种,我会微笑,但我的注意力很快就会回到那苍白的红点的结果我们所有的希望最终谎言,我会担心,我会等待。

来源:https://www.marssociety.org/red-planet-bound/2021/02/24/beyond-luna

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