【科技.未來】各界重返月球 是競賽還是合作?

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繼去年底美國總統特朗普宣布美國太空人將重返月球,以及中國國家航天局上月中發射「鵲橋」號衛星以部署首次登陸月球背面的「嫦娥計劃」,亞馬遜(Amazon)創辦人貝索斯(Jeff Bezos)亦於上周透露其打造月球工業村的願景。

各國的公私營機構近年紛紛部署進軍月球,人類多年來對殖民月球的想像,是否日益變成具體?

聯合國預期,全球人口將從2015年的73億,到2050年時增至97億,至2100年更達112億。國際能源署(IEA)去年錄得全球能源需求增長率2.1%,是前年的雙倍;以現時平均3.4%的全球經濟增長計算,該署預計到2040年全球能源需求將比現時多三成,相當於外加一個中國或印度的需求量。

貝索斯上周在美國國家太空學會(National Space Society)國際太空發展會議上便表示,單靠地球容不下這些發展,他在會上更透露了其太空探索公司藍色起源(Blue Origin)的月球計劃。

若我們未來仍留在地球,代價將是停止發展,但我認為這是極差的未來,也不是我的子孫所樂見的。
亞馬遜(Amazon)及藍源(Blue Origin)創辦人貝索斯(Jeff Bezos)

貝索斯認為,單靠地球無法容得下人類未來的發展,有必要向月球「進軍」。 (視覺中國)

紓緩地球壓力

貝索斯認為,要紓緩地球的壓力,唯一方法是將重工業搬到太陽能充沛的太空基地:「地球不是一個做重工業的好地方,現階段放在地球做是因為對我們來說很方便,但在不久將來,我說的是數十或一百年內,很多現時在地球做的事,會愈來愈容易在太空進行,因為那裏會有很多能量。」

已故物理學權威霍金(Stephen Hawking)有類似的想法。他在去年6月的斯坦梅斯節(Starmus Festival)科學聚會中,透過錄像發表「人類未來」演說,列舉了諸如冰山融化、動物滅絕、自然資源日漸稀少等地球問題,認為人類應為200至500年後離開地球作準備。因此他鼓勵各國合力在30年內興建月球基地,然後再花15年嘗試到達火星。

太空探索重要事件

昔日太空競賽 只為一步登月

人類對太空及月球探索始於美蘇冷戰時期,最早執行的月球任務和技術突破,基本上都離不開這兩個國家。雖然蘇聯一度有領先優勢,但美國太空人岩士唐(Neil Armstrong)在1969年成為首位踏足月球的人類,令美國後來居上,勝出了這場太空競賽。(上表)

美國當年雖然搶先登陸月球,但一味求快,未有為探索月球做好長遠規劃。(Getty Images)

然而,美國在這場競賽中只是一味求快,美國太空總署(NASA)的官網也表明:「甘迺迪總統送人類到月球的計劃,最大動力是政治而不是科研。」月球數據初創公司Lunar Station Corporation(LSC)的總裁迪威特(Blair DeWitt)補充,美國當日只為找出最快讓人類登陸月球表面的方法,沒有為日後的太空任務建立清晰、可持續的路向:「這個不正常的市場架構,沒有為持續往月球運輸裝備、物料和人建立供應鏈。」

在岩士唐登月帶來的國家榮耀過後,美國對太空競賽的熱情逐漸退卻,將資源轉移到應付越戰之上,加上冷戰在1991年蘇聯解體後告終,自阿波羅計劃1972年終止以來,再沒有人類登陸過月球,各國的月球任務也大幅減少。

返月球還是往火星?

在岩士唐登月帶來的國家榮耀過後,美國對太空競賽的熱情逐漸退卻,將資源轉移到應付越戰之上,加上冷戰在1991年蘇聯解體後告終,自阿波羅計劃1972年終止以來,再沒有人類登陸過月球,各國的月球任務也大幅減少。

在特朗普和貝索斯之前,美國於2004年曾打算重返月球。2003年「哥倫比亞」號穿梭機解體後,時任美國總統小布殊命令NASA把穿梭機分批全部退役,轉而興建新的火箭和太空船,以2020年重返月球、興建太空基地,以及長遠登陸火星為目標。NASA為此籌備了星座計劃(Constellation Program),惟奧巴馬上任後認為成本過高,2010年取消計劃,讓NASA的目標由月球轉到小行星,只保留2030年代踏足火星的目標。

特朗普上台後下令重返月球,民眾反應兩極。前太空人凱利(Scott Kelly)便認為,NASA資源有限,重返月球倒不如直接前往火星。貝索斯則認為應該如其座右銘一樣「進取地按部就班」(Gradatim Ferociter,拉丁文):

我不喜歡一步登天,我經常覺得不建立月球基地就前往火星,就會像當年的阿波羅計劃般無疾而終。
Blue Origin創辦人貝索斯(Jeff Bezos)

揚言2024年前往火星的太空探索技術公司SpaceX創辦人馬斯克(Elon Musk),也曾公開呼籲建立月球基地。他在去年的國際太空大會(International Astronautical Congress)前夕,在Instagram發布了一張標題為《Moon Base Alpha》合成照,相中幾支火箭停泊於月球表面。可見,即使以火星為目標,月球仍有作為踏腳石的重要角色。

資源豐富 引發深索潮

在探月氣氛相對低調的1990年代,反而在科學上有重大進展。NASA先後派送兩艘無人太空船「克萊門蒂」號(Clementine)和「月球探勘者」號(Lunar Prospector)到月球,發現月球兩極長年陰影區域存在水冰的證據,讓科學家重燃對月球探索的興趣。一些太空探索後進國也發展迅速,逐漸開發出探月技術,諸如日本的「輝夜姬」號(Kaguya)和印度的「月船1」號(Chandrayaan-1),自2000年代末帶來各種新發現,讓月球探索漸趨熱鬧。此外,現時在月球上探測到多種礦物,當中蘊藏量豐富的氦-3(Helium-3),是一種地球上罕見的氦同位素,或可作為核聚變燃料,各國紛紛表現出挖掘的興趣。

貝索斯形容,月球「就像有人早已為我們設置好」。月球地理位置方便,從地球坐火箭只需幾天便能到達,其蘊藏的資源或可轉化為飲用水、空氣及火箭補給燃料,以返回地球、通往火星或宇宙更遠之處。事實上,遠在貝索斯大談月球計劃前,多個國家已早訂下了月球任務和興建月球基地的計劃。

月球基地建造計劃
機構/公司 計劃
美國太空總署(NASA)

曾在2005年制訂星座計劃(Constellation Program),計劃2020年重新送太空人到月球,2025年建造月球基地,惟因成本過高而於2010年取消。現正與ESA、Roscosmos、JAXA及加拿大太空局合作,預計2020年在月球軌道上興建前哨基地Deep Space Gateway,以監察月球表面或作為往火星的中轉站

俄羅斯太空總署(Roscosmos)

去年曾預計2030年興建月球基地,將以研發中的Angara-A5V重型火箭,把月球基地組件分六次運到月球組裝, 並由月球其中一極的能源站支援。初期先派2至4個太空人到基地,長遠增至最多12人。

本年3月總統普京(Vladimir Putin)透露俄羅斯將於2019年嘗試登陸月球南極,測試2023年興建月球基地的可能性,預計2040或2050年代落成

歐洲太空總署(ESA) 2016年宣布計劃在2030年建造「月球村」基地,以便開展一系列太空人與機械人合作的任務。該署將於2022年起派遣太空人往來地球和月球以作測試,其中之一是與Roscosmos合作,在2020年把俄羅斯的「月球27」號登月器送上月球,到月球南極收集泥土樣本
中國國家航天局

中國探月工程的「嫦娥五」號預計於2019年發射,在月球表面登陸並帶回岩石和土壤樣本。中國航天科技集團五院黨委書記趙小津透露,中國希望於2025年開始興建月球基地,2030年前實現載人登月

日本宇宙航空研究開發機構 (JAXA)

曾於2010年規劃機械人登月計劃大綱,2015年展開月球探索,2020年在月球南極建造成本達20億美元的機械人月球基地,最後因預算問題而取消。預計2019年展開日本首個月球表面無人探測任務SLIM,並準備2030年送太空人到月球,並着手建造月球基地
美國私人太空公司Blue Origin 正與NASA及ESA商討合作,計劃未來在月球興建基地作重工業之用,未有具體時間表,預計至少要在2020年,待其研發中的Blue Moon登陸器和New Glenn火箭完成測試
美國太空探索技術公司SpaceX

現正專注研發更大型的火箭BFR,以作火星殖民之用,預計2022年先送兩架運貨火箭,2024年再載人登陸。計劃一部分是在月球興建基地Moon Base Alpha作燃料補給站,惟未有確實日程

由日本團隊HAKUTO研發的月球車SORATO,最終無法奪得Lunar XPRIZE,不過HAKUTO與好些落敗隊伍仍會繼續開發月球應用。(視覺中國)

國家勢力以外,Google於2007年9月設立的月球大獎(Lunar XPRIZE),也促使私人公司參與重返月球。任何私人公司的月球車,只要在限期內成功登陸月球,能夠行走500米,並拍片拍照傳回地球,即可獲2,000萬美元獎金。比賽限期再三延後至本年3月底,仍未有公司能在限期內達標奪獎,但部分參賽隊伍仍計劃於未來推出月球應用設備。例如美國初創公司Moon Express和Astrobotic將分別推出在月球挖礦和運輸用的月球車;德國的PT Scientists將聯同電訊商Vodafone和諾基亞(Nokia),在月球建立4G通訊網絡。

太空探索非零和遊戲

貝索斯雖然揚言,即使NASA和歐洲太空總署(ESA)不參與合作計劃,Blue Origin仍會自行繼續,但他亦認為,單憑一己之力難以完成月球基地。有輿論將重返月球視為國與國之間、或SpaceX與Blue Origin之間新一波的太空競賽,但貝索斯不認同:「這不會只靠某一間公司就做到,需要數以千計的公司在未來數十年通力合作。常見的一大問題在於人們經常以運動競賽比喻商業,以為會有兩家公司競爭,一勝一敗。但商業不像運動,這不是零和遊戲。很多時會有多個贏家,就像互聯網,數以千計不同大小規模的公司取得了成功。」

歐洲太空總署2016年提出「月球村」的概念,讓各國和太空公司合作打造月球基地。(視覺中國)

事實上,ESA在2016年便提出「月球村」(moon village)的概念,讓各國和太空公司彼此合作。計劃中的月球村選址月球南極,以減低宇宙輻射,會先以月球車搭建充氣帳蓬,再利用月球的水、金屬和礦物,3D打印出建築材料,在帳篷之外加固成建築物。ESA總監韋爾納(Jan Wörner)解釋,月球村的好處是初期毋須太多支出,只需不同國家或太空公司按各自的任務或技術專長投入計劃,並聚集起來,情況就好像國際太空站內各國之間的協作。貝索斯認為,這種「村落鄰里」有助交流、善後或應急,屆時,借氧氣會變得像向鄰居借蛋一樣。

不過,要讓這些各界在月球探索上得以百花齊放,貝索斯認為有一個技術門檻必需降低,詳見另文《降低升空成本 貝索斯要太空探索遍地開花》。

上文節錄自第114期《香港01》周報(2018年6月4日)《重返月球 從競賽到合作》。

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