许多人的印象里,月球仿佛是一颗寸草不生、寂静无声的天体。人类早在半个多世纪前就到过月球、看过风景,可为何如今各国依然大手笔投入巨资,紧赶慢赶地推进探月计划呢?

实际情况是,人类重返月球并非简单的"再游一趟",月球探测早已是我们解开宇宙谜团、布局地月经济、向更遥远深空探索的重要支撑点!

图片来源:pexels

月球探测已然成为全球科技竞争的制高点

1969年7月20日,美国阿波罗11号成功实现人类首次载人登月,这标志着人类摆脱地球束缚、迈向太空史上的里程碑。

时光荏苒五十余年,月球探测早已超越了单纯的技术攻关层面,演变为世界强国抢占深空未来的核心舞台,一场新的全球探月热潮正在蓬勃兴起。

2026年之后,全球探月行动持续升级。NASA于5月27日公布的未来十年月球基地建设规划,将月面人类常态化驻留作为核心目标,制定了分三阶段的实施蓝图,计划执行81次探测任务及维护作业,其中包含73次月面着陆项目,总计要向月球运送超过214吨物资。

该月球基地选址月球南极,根据现有资料和任务部署看,沙克尔顿连接脊与莱布尼兹-贝塔高原是重点考虑的着陆点。NASA目前已签约的19次无人月球着陆任务中,有11次将降落在沙克尔顿连接脊、莱布尼兹-贝塔高原、马拉珀特山等月球南极关键区域。

载人登月方面,阿尔忒弥斯4号计划于2028年将宇航员送上月球南极,沙克尔顿连接脊最有可能是首选着陆区。

注:表格数据源自国内外科研论文、美国地质调查局报告等文献资料,请注意月球相关数据仅基于遥感及就位探测数据估算的可采资源总量,而地球数据为当前价格技术条件下经济开采的储量和已探明定位资源储量。

月球南极成为长期驻留的优选之地

不同于阿波罗时代短暂的走马观花式探测,这一轮探月活动的核心理念是实现人类在月球长期定居。凭借得天独厚的自然条件,月球南极已成为全球探月的焦点区域,美国、俄罗斯、日本、印度等国都将后续任务目标锁定在此。

月球1.5°的极小自转轴倾角,造就了南极独特的资源环境:这里有永昼峰存在,年日照率高达80%,月球车稍作调整即可持续获取稳定太阳能。

与此同时,大量撞击坑深部形成的永久阴影区,常年不见阳光,气温低至-230℃以下,形似天然宇宙冷库,封存了海量水冰资源。

此外,月球南极位于直径2500公里的南极-艾特肯盆地内,有可能获取小行星撞击溅射出的下月壳甚至月幔物质。

可以说,月球南极是全月球唯一同时具备月幔物质露头、低温永久阴影冰库、近连续光照高地的特殊区域,在月球深部物质、太阳系早期演化、行星挥发物、空间环境等领域具有无可替代的科研价值。

以沙克尔顿连接脊为例,该区域兼具光照与水冰双重优势,但可供载人着陆的平缓台地面积仅约6平方公里。

预测未来,围绕这些珍贵资源点,将形成多国探测器汇聚、作业区域相互交错的场面。

沙克尔顿撞击坑附近的月球南极地形图片来源:张天馨 编辑

水冰对于探究太阳系早期演化具有重要意义。月球南极永久阴影坑内极寒环境,将彗星、小行星撞击带来的原始挥发物与有机分子牢牢锁住,几乎不会因受热而散失。

数十亿年持续累积的冰壤混合物,记录了不同时期天体撞击、太阳活动的化学痕迹。通过分析冰体内的同位素成分,可以分辨水的来源,还原早期太阳系物质构成,弥补地球板块运动抹去的原始演化记录。

水冰有望解决人类长期驻月的生存挑战。载人航天中,水和氧气是关键生命保障物资,但从地球向月球运送物资成本高昂,例如一瓶普通饮用水的运输费用,在地球上足以买辆豪车。

而在月球就地采集水冰转化为饮用水和氧气,为航天员生命保障系统供能,可减少对地球资源的依赖,降低长期驻留的长远成本,同时增强月球基地的自主性和可靠性。

水冰还将成为人类地月往返、进军深空的"太空加油站"。月球重力仅为地球六分之一,月面发射航天器所需燃料更少。

依托南极水冰原位制备氢氧推进剂,可实现航天器月面就地加注,帮助人类将更多月球资源带回地球,持续拓展深空任务范围和探索边界。

崭新的太空纪元已经开启

光照条件、水冰资源与战略位势的完美结合,使月球南极成为世界航天大国的必争之地。全球探月发展进程,也从短期的象征性登月活动,拓展为长期的基础设施建设与可持续驻留能力构建。

发展的核心在于如何更高效、更经济、更持续地获取更多知识与物质产出,即追求"多、快、好、省"。

美国采取以商业航天为主导的发展模式,试图通过政府支付月面载荷运输、着陆、月球车研发等服务费用,吸引众多商业航天企业参与月球基地建设,从而取得全方位优势。

我国应坚持从国情出发探索自身道路,一方面围绕既定目标,充分利用机器人、人工智能等快速发展的尖端技术,合理规划无人与载人月球活动的比例和节奏,打造人机协同、特色突出、高效益的国际月球科研站;

另一方面发挥完整的产业链优势,通过专项任务资助、产业引导基金等多元投入方式,加速培育商业月球探测产业,汇聚各方力量共建地月经济圈,推动月球活动的可持续发展。

人类重返月球绝非阿波罗计划的简单重复,而是从短暂走访到长期居住、资源利用的范式转移。月球南极是否真的蕴藏丰富水冰?

这些水冰能否成为人类突破地球束缚、实现在其他星球生存的希望载体?随着嫦娥七号整装待发,这些疑问有望得到答案,人类或将揭开月球极地之谜,崭新的太空时代已经到来。

作者:王琼,国家航天局探月与航天工程中心研究员

审核:刘颖 李培元 张超 杨柳