《征服宇宙》第二章 登月和开发月球

杨振高

    月球是离地球最近的星体，中国古代的文人墨客总把月球当成知己，以寄托自己的相思、友情和孤独。中国古代文人墨客有很多写月球的文雅诗句，比如我们小时候常常读大诗人李白的《静夜思》：“床前明月光，疑是地上霜；举头望明月，低头思故乡。"当然最出名的是李白《月下独酌》其一：“花间一壶酒，独酌无相亲。举杯邀明月，对影成三人。月既不解饮，影徒随我身。暂伴月将影，行乐须及春。我歌月徘徊，我舞影零乱。醒时相欢乐，醉后各分散。永结无情游，相期邈云汉”。以及宋朝的大文豪苏式写的名词《水调歌头.明月几时有》：“明月几时有？把酒问青天。不知天上宫阙，今夕是何年。我欲乘风归去，又恐琼楼玉宇，高处不胜寒。起舞弄清影，何似在人间。转朱阁，低绮户，照无眠。不应有恨，何事长向别时圆？人有悲欢离合，月有阴晴圆缺，此事古难全。但愿人长久，千里共婵娟。”当然，写明月最美莫过于张若虚的《春江花月夜》，而月老却是中国古代婚姻的牵线人，《嫦娥奔月》的故事在中国更是家喻户晓。

    水是氧和氢元素组成的。有专家认为月球表面是没有水的，因为太空强大的辐射（尤其是恒星的辐射）会把没有空气保护的星球表面的水全部带走、剥离。以前个别国家探月后说：“月球两极有冰水。”但是也有些科学家否认。听说2009年，印度的月球探测器“月船1号”发回的月球表面光谱中发现了水元素的谱线，科学家据此认为月球表面的大部分地区存在水分子。月球极地气温低至200摄氏度左右，永远不会被阳光照射，因此一些科学家认为：“在这样的环境下月球的背面的地下可能存在地下水。”2019年5月16日，中国科学院国家天文台宣布，由该台研究员李春来领导的研究团队利用嫦娥四号探测数据，证明了月球背面南极-艾特肯盆地存在以橄榄石和低钙辉石为主的深部物质。而橄榄石是天然宝石，证明月球上有不少的天然宝石。2022年中国的科学家从嫦娥五号月球样品的实验室分析发现了至少一种含水矿物——羟基磷灰石，其含量不均匀，折合样品羟基水的含量从0ppm到179ppm不等，平均约17ppm，证明了嫦娥五号月壤样品中存在来自岩浆结晶过程的“水”，说明“水”在月球晚期岩浆活动过程中不仅存在，而且可能起到了非常重要的作用。当然有些水分是太阳光与太阳风带来的，因为太阳主要由氢气组成，太阳质量的大约四分之三是氢，太阳的氢元素应该随着太阳射线以及太阳的辐射、能量到达太空中的星球如月亮、地球等行星，所以地球的水不仅仅来自彗星，还来自地球的本身的原始矿物中的氢和氧以及太阳光、太阳风。氦-3是太阳风的重要成分，月球常年受太阳风的辐照，储存了大量氦-3。而2023年人类的探测器在月球两极发现了地下水，人类于是打算开发利用月球、建设月球基地，做为月球资源开发、空间科学实验、人类太空旅行和人类征服其它星球的实验场所。

    前几年，听说2018年意大利科学家宣布在火星发现液态湖，激起人们移居火星的设想。时间来到2029年，世界各国为了把人类送上火星，纷纷实施登月计划和重返月球计划，中国航天局打算首次把中国人送上月球。中国航天局经过几次预演登陆月球的太空试验后，于是千挑万选的四个宇航员陈成功、张顺利、陈先进和李勇敢进入发射塔的宇宙飞船。装载着嫦娥宇宙飞船的中国长征火箭于中国当地时间2025年在海南航天中心发射升空，发射12分钟后飞船进入地球轨道，速度达到7.67千米/秒。

    飞船在环绕地球飞行，四个宇航员既激动又有点兴奋，陈成功幸福的开心对另外两个同伴说：“我们终于可以上月球探望美丽的嫦娥姐姐了，不知道她的玉兔长多大了？”张顺利说：“玉兔是仙物，长不大的，不然怎么做嫦娥怀中的宠物啊？”李勇敢说：“当你们落到月球的时候帮我问候一声嫦娥，你们就说‘在月球轨道上还有一个帅哥想着她！’”三人开着玩笑，不知不觉飞船已经绕地球一圈半了，此时第三级子火箭点火，使飞船加速到10.5千米/秒，并进行月球转移轨道发射，让嫦娥飞船进入地月轨道。30分钟后，指令/服务舱从长征火箭分离，并旋转180°与第三级火箭内的登月转接器中的登月舱连接。

    三天后，嫦娥宇宙飞船经过月球背面，地面控制指挥中心下令：“主火箭点火。”宇航员立即启动按钮，很快点燃了主火箭使飞船减速进入了月球轨道。随着进入月球轨道的成功，在环绕月球的过程中，中国四名宇航员利用计算机系统在空中辨认出了计划中的登月点，大家既有点紧张又有点兴奋，每个人心里都想着：“月球，我来了！”

    又过了一天，当飞船在月球背面时，四个宇航员平复了心情，呼号为“龙号”的登月舱从呼号为“长城号”的指令舱中分离。中国的宇航员李勇敢独自一人留在“长城号”指令舱上，在龙号绕垂直轴旋转时仔仔细细地检查了一遍，以确保这个飞行器一切正常。检查过后，留守长城号的宇航员李勇敢做了一个简单的告别手势——“祝你们好运！”——便离开了。留守长城号宇航员的任务是留在指令舱中并绕月球环行，在以后的24个小时中只能监测控制中心与龙号登月舱之间的通讯并祈祷登月一切顺利。

    随后，中国三个宇航员启动了“龙号”的推进器并开始下降。随着龙号的推进器徐徐降落，一切都很正常。北京飞行控制中心内鸦雀无声，大家都在静静地等待着。终于，他们听到了中国宇航员的声音：“北京，这里是月球表面。‘龙’着陆成功。”飞行控制中心顿时爆发出一阵热烈的欢呼声和较好声。在登月舱里，中国两个宇航员把手伸过仪表盘，紧紧地握在一起。

    三个宇航员打开登月仓里四周的摄像头，先扫描一下月球的环境，计算机报告安全后，登月舱维修工程师陈先进留守在登月仓里，另外两个宇航员慢慢走出登月仓，因为月球没有空气，宇航员感觉自己轻飘飘的，走的每一步都有点吃力，宇航员陈成功对张顺利说：“别看我们现在走的只是一小步，但是对中国人来说已经是一大步了！”张顺利说：“是的，月球上面布满了月尘，我们每走一步都会留下人类深深的脚印。”中国宇航员把中国的国旗插到月球表面，拍了几张照片。于是开始打开科学仪器探测月球和宇宙的环境。做完实验后，中国宇航员拿出准备好的瓶子装了几瓶月球表面土壤，又从登月仓里拿出钻子和铲子在月球表面钻了几个洞，装了十几公斤月球下面的土壤。于是走回登月仓。留守在推进器里面的陈先进大喜，祝贺同伴实验和取样的成功。

    两个宇航员休息八个小时候，工程师陈先进起动了龙号登月仓的上升级主发动机，随着呼啸声响起，龙登月仓徐徐升起，十几分钟后与在月球轨道上空的指令舱汇合，不久登月仓与指令舱顺利会接，三人欢呼叫喊，留守指令舱的宇航员于是起动发动机，四人开始返回地球轨道。

    回到最近的地球轨道，宇宙飞船正围绕着地球旋转，寻找中国国土最佳的降落点。四人又开始聊天，李勇敢问陈成功和张顺利：“你们看到嫦娥没有？有没有替我问候她？”陈成功沮丧的说：“没看到，可能嫦娥害羞，不敢出来见我们。”李勇敢故意说：“我看是人家嫦娥眼光高，看不起你们两个凡夫俗子，人家仙女是什么人都可以随便看得到的吗？”张顺利开玩笑说：“我以为就算没看到嫦娥也可以看到她的玉兔，没想到运气不够好，还是没遇上玉兔！”李勇敢说：“你们是把玉兔吓跑了吧？”陈成功说：“玉兔是有，不过是中国的玉兔探测车！不过现在科技发达了，不少国家都准备登月，说不定过不了多久，月球就成为人类旅游的热门打卡地了。”张顺利说：“看来我们中国真的应该在月球上建一个中国古代宫殿和园林式的广寒宫，再招聘一批漂亮的女宇航员做导游，说不定她们穿上中国的古装衣服就成为了嫦娥了！”陈先进开心的说：“以后游客坐上中国玉兔号探测车就可以游览月球表面，一些游客一定会惊叹：“天啊！我既然在月球表面乘车旅游，不知道地球人看不看得到我们这样环游月球！李勇敢叹息说：“有那么多游客、嫦娥在月球也不会寂寞的！我们还应该送些兔子上月球养，给它们穿上小型的月兔宇航服，这样月球就多了很多生机。”张顺利笑说：“我是怕有哪个素质不好的游客没带食物上月球，看到玉兔就把它给烤了吃，那嫦娥们不是伤心死了！”四人哈哈大笑。

    几天后，中国的探月飞船顺利降落在内蒙古地区，当中国四个宇航员走出飞船那一刻，全中国都沸腾。一些人心想：“中国人成功登月并成功返回证明‘别人做得到的，中国也做得到，而且可以做得更好’！中国登月的成功是中国人的胜利也是全人类的胜利。”

    中国于是在月球轨道建设空间站以方便登月和宇宙飞船的应急，世界有实力的各国也纷纷在月球轨道建设空间站，以方便登陆月球和应急。此时，中国的人造地球生态系统已经非常成功，在一个巨大的封闭空间里，通过人工光合作用一年四季生长着各种蔬菜、稻谷、马铃薯等等，那里是无土栽培，栽培方式是用营养液，得到大量食物后，通过宇航员排泄物和蔬菜的根系、烂叶以及稻谷的谷杆处理得到蔬菜和谷物生长所需在二氧化碳和另外一些营养液。这样不断循环，形成了一个人造地球生态系统，也可以称之为人造生物链或者人造小地球。当然人造地球生态系统里面还有些传播花粉的动物和昆虫。这样就解决国宇航员在太空新鲜蔬菜和粮食的问题。科学家还在太空培养肉，利用牛、猪、家禽或鱼的肌肉组织中提取干细胞培育，在营养液中生产肉，这样又解决了宇航员肉食问题。

    人类于是在月球轨道发射大量的卫星，建设预警系统、以防止大的流星和陨石再次撞击月球。时间来到2030年，世界各国在月球建设了不少人类居住基地。当然基地周围布置有**随时摧毁来袭的流星和陨石。因为月球安静的环境和没有云层遮盖，人类于是在月球安装了不少太空探测器，人类又发现了不少太空的奥秘。

    又过了几十年，世界各国以月球基地为中心开采月球的矿产资源，尤其是氦-3和橄榄石（天宝石）。白天，月球表面在阳光垂直照射的地方温度高达127℃；夜晚，其表面温度可降低到-183℃。中国和世界各国的科学家和工程师首先在月球有光照一面上建设两个大规模的光伏发电站做为初步的能源和动力来源，于是建设大型的冰水存储仓库，不断从月球地下或者从地球运送冰水上来，然后建设两个氢和氧加工厂。人类于是不断把机器人和防太阳辐射的基地组件运送到月球组装，同时人类还在月球轨道上建造了很多巨型太阳帆和不少规模巨大、类似地球磁场的人造磁场，利用光伏来维持人造磁场，用来阻挡和减少太阳风对月球和宇航员的伤害。月球基地建成后，中国还真的在月球基地旁边建一个广寒宫做为做为给游客月球观光和旅行的旅馆。

    撞击坑是月面的显著特征，几乎布满了整个月面。月球最大的撞击坑是南极附近的贝利环形山，直径295千米，比海南岛还大一点。小的月球环形山甚至可能是一个几十厘米的坑洞。直径不小于1000米的大约有33000个。占月面表面积的7%～10%。月球和陨石中的铂含量更高，因此在地球上经火流星撞击后火山喷发的区域会有较高的铂丰度。这种矿藏具有商业开采价值。而橄榄石，（天然宝石）是极其罕见的一种宝石级别的矿石，一般发现在天外飞来的陨石上。月球表面被那么多陨石的撞击，证明月球表面有很多铂和布满了橄榄石（天然宝石），这是人类的两笔天外飞来的的巨额财富。当然月球的表面还被巨大的玄武岩（火山熔岩）层所覆盖。有火山研究浸入的岩石就会形成丰富的各种矿产甚至一些大型的矿脉。这些熔岩流过的地方也代表着一个地区的重新开始，因为一旦熔岩变硬并开始分解(取决于降雨量，从几年到几百年不等)，它就会变成肥沃的土壤。火山土壤属于被称为火山灰土的土壤类别,来源于火山熔岩和火山灰，富含某些关键营养物质,如铁、钙、镁、钠、钾、磷、硫、硅和其他微量元素,丰富的组合可以作为植物生长的兴奋剂。所以月球表面如果有水长久浇灌，几年后或者十几年后甚至几十年后它的表面岩石和尘埃是会变成肥沃的土壤，所以月球是非常值得人类开发利用的。

    与地球相似，月球也进行自转运动，因此月球上也像地球一样有白天和黑夜之分。不过，由于月球自转一周的时间等于一个恒星月(27天7小时43分11.47秒)，月球上一天的时间大约相当于地球的1个月。一个白天的时间大约相当于地球的14天，黑夜的时间大约也相当于地球的14天。月夜期间无光照，没有太阳辐射外热和热流，月表红外热和热流也很小，以及月球没有大气，月壤导热系数小，进入月夜后，人类就要解决照明问题，人类于是在月球轨道安装了不少反光镜，这样就解决了月夜照明问题。

    人类在月球有地下水的上面月面修建了房子，房子的四周外面和屋顶都是用黑色太阳能面板覆盖，这样既解决了用电等能源问题，又可以利用月球表面的强烈的太阳光。人类于是开辟大量的温室种植农场，这种温室农场每天的一半时间要用黑色的塑料膜覆盖拱顶，这样在月昼可以让植物和人类得到休息。

    此时，一些人听说月球一个白昼有14天那么长，不少人蜂拥移居月球。来到月球后，大家才知道长久没有黑夜的日子是怎么过的。一些人生物钟被打乱，又移居回地球，另外一些人却喜欢做“白日梦”，比较喜欢月球的长久白昼，因为他们讨厌黑夜。在月球上使用的交通工具和能源都是太阳能。

    “氦-3”是一种如今已被世界公认的高效、清洁、安全、廉价的核聚变发电燃料。根据科学统计表明，10吨氦-3就能满足我国全国一年所有的能源需求，100吨氦-3便能**全世界使用一年的能源总量。但氦-3在地球上的蕴藏量很少，人类已知的容易取用的氦-3全球仅有500千克左右。而根据人类已得出的初步探测结果表明，月球地壳的浅层内竟含有上百万吨氦-3。如此丰富的核燃料，足够地球人使用上万年。我国探月工程的一项重要计划，就是对月球氦-3含量和分布进行一次由空间到实地的详细勘察，为人类未来利用月球核能奠定坚实的基础 。

    氦大部分集中在颗粒小于50微米的富含钛铁矿的月壤中。估计整个月球可**100万吨氦-3。这些氦-3所能产生的电能，非常巨大，考虑到月壤的开采、排气、同位素分离和运回地球的成本，氦-3的能源偿还比估计可达250。这个偿还比和地球上铀235生产核燃料（偿还比约20）及地球上煤矿开采（偿还比不到16）相比，是相当有利的。此外，从月壤中提取1吨氦-3，还可以得到约6300吨的氢、70吨的氮和1600吨碳，当然钛铁矿也是地球稀缺和宝贵的矿产。这些副产品对维持月球永久基地来说，也是必要的。俄罗斯科学家加利莫夫认为，每年人类只需发射2到3艘载重100吨的宇宙飞船，从月球上运回的氦-3即可供全人类作为替代能源使用1年，而它的运输费用只相当于如今核能发电的几十分之一。

    人类于是源源不断从月球开采氢-3矿山资源，甚至在月球建设氢-3发电站，月球上大量车辆也使用氢气和光伏作为动力。氢-3这种在地球上很难得到的特别清洁、安全和高效的核聚变发电燃料，被科学家们称为“完美能源”。于是中国等世界各国核电站又大升级，核电站建设成本大幅度减低，核电在地球也变得越来越普及。由于大量氢-3、氢气的大量生产使得价格走低，氢能源汽车迅速在地球普及。

    当然，人类还在研发氢-3核燃料电池用于太空探索，以后人类的太空飞船里面甚至可以建设一个氢-3核反应堆，既安全又环保高效，地球上车辆大量使用氢-3核燃料电池，氢产业达到一万亿规模不再是幻想。人类也可以存放很多氢-3核燃料球和燃料棒在宇宙飞船和航天飞机上，这样人类征服太空能源问题几乎得到缓解。

    随着月球开发的越来越大，居住在月球的人类越来越多，人类干脆在月球氢-3矿周围建设提炼工厂。有了氢-3和水以后，人类的宇宙飞船每次携带的火箭发动机和推进器燃料的氢气和氧气就不需要那么多了，在宇宙飞船返回地球的时候，人类可以氢-3核聚变能源，当然也可以通过水来分解氧气，然后利用月球工厂里生产的氢气来返回地球，这样来往地球和月球运送成本也会大幅度减低。

    在建设月球基地和开采月球矿产资源的同时，月球旅行也非常火热，有钱人花一百万**可以登上月球玩三天三夜，当然只要加钱可以在月球玩更久。世界各国纷纷在月球建设旅馆，登月的意外保险由保险公司理赔，全世界的有钱人于是蜂拥开始报名参加月球旅行。游客上到月球在广寒宫里还可以观赏到世界各国美女穿中国古装衣服扮演嫦娥跳舞以做为娱乐，欣赏完舞蹈后还有抽奖活动，获奖者可以得到一个玉兔做为奖励。当然，由于人类古代有关于月球的爱情诗词的影响，所以在月球上谈情说爱是最烂漫的，所以月球成为了年轻的恋人谈情说爱的圣地。

    当然，随着移民的越来越多，一些人上知天文地理、下知人情世故的老年人也穿着中国古装的衣服扮月老，开设婚姻介绍所，为在月球工作和旅游的未婚年轻人介绍婚姻。还别说！自从月球上有了月老后，更多年轻人想到月球旅游和工作，而他们的红线就是靠月老来牵引。

    此时由于人口的增加，月球上的地下水越采越深，用水也越来越困难。人类于是从地球运送大量的水上月球。个别科学家认为：“地球百分之七十一是海洋，地球的气温也在不断升高，两极冰川不断融化，海平面不断上升，淹没了不少沿海陆地。如果我们能够把地球百分之十的水弄到月球上，那人类既可以解决海平面上升对人类低洼地带的威胁，又可以开拓增加地球的百分之十的土地，还可以开发月球，这是一举两得。”这样人类离开地球、征服太阳系的步伐迈出了一小步。