回想起26年前,美國航天員登上月球的消息一傳出,全世界都為之驚歎,著實轟動了一陣子。然而,在興奮之餘,也有人持否定態度。有的說,花了近300億美元,10多年時間,耗費了這樣大的人力與物力,結果隻背回了一堆石頭、泥土,真是得不償失。也有人說,登上月球從科學探索角度是有意義,但從經濟效益去分析恐怕幾乎等於零。
事情果真如此嗎?縱觀科學技術發展史,每當一項偉大的發明或科學發現問世時,往往隻有少數人能理解,並看出它的真實意義,而多數人則要經過長時間和更多的實踐方能接受。本世紀中葉航天技術的發展就是一個很好的例子,在陸續發射了數十個月球探測器,對月球及其環境進行了比較係統的探測。特別是“阿波羅”登月和月球計劃,從月球帶回近400千克的標本後,人們才開始從科學的角度了解、認識月球。
未開墾的處女地
月球是地球唯一的天然衛星。從地球上望月球,它看上去與太陽大小差不多,造成這種錯覺是距離的奇怪安排。月球的直徑是3476千米,而太陽的直徑是139.2萬千米,也就是說,太陽的直徑是月球的400倍。但地球到太陽的距離是14960萬千米,地球到月球的距離卻隻有38.44萬千米。令人難以置信的是,月球到地球的距離約是地球到太陽距離的1/400。所以,從地球上望去,月球和太陽大小差不多,這樣在發生日食時,月球準確無誤地與太陽重合。
月球的形成與演化,一直是人類極其關注的一個問題。關於月球的起源學說,可謂眾說紛紛,一種叫做“捕獲說”,認為月球原來是太空中的一個小天體,後來被地球引力捕獲,變成了地球的衛行;另一種叫做“分裂說”,認為月球原來是地球的一部分,後來由於某種原因從地球上分裂出去一大塊物質,而形成了繞地球飛行的衛星;還有一種叫做“同源說”,即在太陽係形成當初,地球和月球也同時形成,或許是構成地球的剩餘的物質聚集在一起而形成了月球。“阿波羅”登月之後取回的樣品,經同位素分析表明,月塵是月球上最古老的物質,其年齡與地球相同,即44~46億年。月海盆地是在39億年前形成的,月海玄武岩的年齡大約為31~39億年。雨海盆地中的早在39億年前就已出現了,雨海南緣的哥白尼坑形成於8.5億年前。大量分析數據表明,隕石中的碳、硫、氯、鉀、桂、銅、鍺、錫、鉛和鈾的同位素組成與月球、地球近於一致。看來它們有共同的祖先,從而基本否定了“捕獲說”。另外,月球的密度比地球小得多,軌道麵與地球赤道麵相傾斜,這些又使“分裂說”理論產生很多矛盾。因此,人們傾向於支持“同源說”。
盡管人們對月球已經做了大量的觀測和月樣分析,但是有許多基本問題仍是模糊不清,一年一度的世界性月球科學討論會還在爭論不休。這些問題包括:月球的成因;月球的早期演化史;月球的內部構造、物琿性質與化學組成;月球岩成因;月球與地球及其他行星形成、演化的共性與特性;月坑成因類型與輻射線的形成機製;礦產形成與分布特性。所有這些都是月球科學研究中亟待解決的一些問題。但是有些不可否認的事實,在月球上沒有水和大氣的風化,沒有生物的影響,在那裏存在的曆史痕跡仍難以磨滅,幾十億年前形成的景象現在依然如故,因此說月球表麵保存有遠古事件的記錄一點也不過分。它是掌握解答太陽係曆史的一把萬能鑰匙。隻有通過大量的探索和重返月球的野外實地考察,才能獲得較為滿意的答複。這也是人們為什麼要重返月球的重要意義之一。
豐富的礦產資源
人類提出重返月球的另一個重-意義,是為解決人類麵臨的日益惡化的生存環境、礦產資源日趨枯竭及能源短缺,人類試圖通過重返月球來獲得新能源和礦產此擺脫人類未來的窘境。在已進行的探月活動中,對從月麵取回的岩石和土壤樣品,各種學科的科學家采用不同的方法和手段,對這些來自異球的稀世珍寶進行了極其細微的觀察、化驗和分析,揭示了大量有關月球的奧秘。
對月球岩石的樣品進行分析,發現月球上的岩石主要有三種類型。第一種是富含鐵或鈦的月海玄武岩。暗色的月海玄武岩主要由單斜輝石、基性斜長石和鈦鐵礦組成,有時含橄欖石和磷灰石,或微量硫鐵和金屬鐵等物相。登月已取回的岩石中共發現20多種玄武岩的類型。根據氧化鈦的含量可將月海玄武岩分為高鈦、低鈦和極低鈦。這些玄武岩特點是富鈦富鐵,無含水礦物,氧逸度低,無三價鐵出現,具有多樣的細粒至粗粒結構。第二種是斜長岩,富含鉀、稀土和磷的岩類等。斜長岩由9570的斜長石及少量低鈣輝石組成,主要分布在月球高地。第三種是由大小為0.1~1毫米的岩屑顆粒組成的角礫岩,是撞擊作用的產物。角礫岩可分為破碎狀斜長岩、部分溶融的角礫岩、複礦碎屑角礫岩和深變質的噴出石。
從月球岩石標本上還發現有一層很薄的無鏽鐵薄膜。起初科學家們推測,假如讓這種鐵處在地球條件下定會立即氧化鏽蝕,然而,經過試驗的結果,這種鐵不會被氧化,是通常所說的“純鐵”。純鐵對人類非常有用。據估計,在發達國家裏,每年因金屬腐蝕損失大約占國民經濟收人的1/10。如果能在月球上生產純鐵,運回地球上使用,不僅填補了一項空白,而且會獲得很大的經濟效益,無疑是對人類的一大貢獻。開采月球的天然礦藏是十分有吸引力的,在月球基地上將材料加工成最終產品,供空間和地麵使用,預計是一項高效益的產業,其前景非常誘人。
探月高潮莫過於1969年把第一批美國人送上月球的“阿波羅登月計劃”,但這隻是探月的開端,至於如何利用月球資源,有待繼續進行。為此,聯合國外層空間委員會經過幾年爭論不休後終於在1981年簽署了月球條約。條約規定,月球歸全世界人類共有,它的資源也是屬於各國的。
為什麼科學家們對這個一無水、二無空氣、高高的掛在天上的月亮會發生如此大的興趣呢?科學家們分析了宇航員帶回地球的月岩,證明月球上有許多礦物材料。地質學家認為月球的氧化鐵和地球一樣,是最普通的氧化物,是矽石砂和玻璃元素。然而,隨著月球高溫,矽石已變為高活性物。化學家在月岩中化驗出矽酸鹽,並研究了用月岩提煉金屬方法。
1975年,美國宇航局和美國工程教育學會聯合召開了一次空間居住研討會,會上兩位大學教授介紹了從月岩中提煉鋁和鈦的方法。冶煉過程完全封閉,隻需要岩石和能源就能不斷地工作。隻要采用極簡單設備,月麵的玄武岩就能製成似玻璃纖維狀物體,可作結構材料。英國月球專家戴維二,潑德博士指出,月球塵埃輕而易舉可變為混凝土。若從地球運去109的環氧樹脂,利用90的月球塵埃,那麼,隻用一把鐵鍁就足矣!這些工作將由機器人來完成。
美國前總統裏根在1984年1月25日的國情谘文中提出美宇航局研製永久空間站計劃以後該局局長貝格斯3月22日聲稱:“到2010年,美國可能在月球上建立居民點;進入21世紀後,美國將利用空間站開發月球資源,甚至有可能在火星上建立一個機器人工作站。”他又說:“這不是夢幻美國有航天飛機和1997年完成的實用空間站。”早在1903年俄國空間先驅者齊奧爾科夫斯基曾說過:“今天的不可能將成為明天的可能。”