解读人类首次月球旅行的纵深历史

1969年7月20日，美国宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林乘坐阿波罗11号飞船实现了人类首次登上月球的千年之梦。阿波罗登月计划是人类有史以来规模最大、耗资最多的科技工程之一。参加该计划的有20 000多家企业、200多所大学、80多个科研机构，参与人数超过40万。阿波罗登月计划产生了3 000多种新的应用技术，对航空航天、军事、通信、材料、医疗卫生、计算机等领域造成了巨大的影响。所有这些技术又转化为民用，带动了整个工业的繁荣。据统计，包括阿波罗登月计划在内的美国宇航局民用航天计划短期投入产出比是1：4.5，经过大量技术转移后的长期投入产出比则高达1：14。可以说，阿波罗登月计划引领了二十世纪六七十年代几乎全部高新技术的创新与发展，催生了一大批新兴工业群体的诞生与成长，具有深远的现实意义。

阿波罗登月计划的实施以及各国科学家对阿波罗采集月球样品的研究，大大促进了人类对月球的表面环境、地形地貌、地质构造、化学组成与岩石类型、内部结构、资源开发以及地月系统的起源与演化等科学问题的思考，形成了比较全面而系统的认识，对月球科学新体系的构建起了不可替代的重要作用。

阿波罗登月计划首次建立了地球—月球的激光测距系统，精确测定地球与月球的距离变化;首次组建了月球的月震监测网络，精确划分月核、月幔和月壳的深度边界，并记录小天体撞击月球的频率、位置和能量大小。这项计划推动了月球科学、比较行星学、天体演化学、空间科学等多门学科的快速发展和深化完善。

阿波罗登月计划是一项伟大的壮举，既涉及领域广泛，带来一系列技术的突破与创新，乃至管理水平的提高、人才队伍的培养，也集中表现了人类敢于探索、不畏艰险、勇于攀登的科学精神。

时光荏苒，半个世纪转瞬即逝。50年来，人们不断问起，人类何时重返月球？重返月球有何意义？1995年，美国曾提出面向21世纪的全新探月计划，主要包括：用机器人对月球进行探测;重新载人登上月球，在月球上建立适于居住的前哨站;建成第一个具有生命保障系统的受控生态环境的月球基地。无独有偶，俄罗斯也曾计划在2010年前，发射系列月球轨道探测器，建立月球轨道卫星站，全面绘制月球图，精密测量月球表面的化学元素分布;在此基础上，发射携带月球车的系列软着陆器，探测月壤中氦-3的资源量，分析月海区矿产资源的开发利用前景，确定适宜开采的位置;在2010年后研究月球采矿工艺，建立月球基地。欧洲空间局早在1994年就提出了重返月球的详细计划，想要逐步建立起月球科学研究基地。让人惋惜的是，由于种种原因，这些国家和组织的宏伟构想都未能完全实现，但无人月球探测仍然取得了很大进展;而且从第一次月球探测高潮以来，经过半个多世纪的研制、开发与转化，世界上主要的航天国家都已建成完整和先进的航天技术工业和研发体系，载人航天和空间运输等在技术和经济上都已成熟，月球基地建设也接近实用化，因此重返月球建设基地已属可行。

近年来，美国政府大张旗鼓地宣布载人重返月球的设想。2017年，特朗普总统签署行政命令，要求重建美国国家航天委员会，并表示美国应当在20年内重返月球并在月球轨道上建立空间站。2019年，副总统彭斯进一步将重返月球的时间表大大提前，要求美国宇航局在2024年前将美国宇航员再次送上月球。

美国急于重返月球，有着深刻的空间战略、科学技术、经济与社会背景。月球是距离地球最近的一个天体，其高真空、弱重力、无磁场、超洁净，且运行稳定、昼夜温差大。在新的历史时期，深入开展月球探测、载人重返月球具有新的动力和特殊意义。据分析，美国重返月球最主要的原动力是月球的重大军事战略地位以及蕴藏的丰富矿产资源和能源，将为人类社会的可持续发展提供资源储备。当然，中国、俄罗斯、日本等国也制订了长远的月球探索计划，美国希望再次走在所有国家之前。

毫不夸张地说，月球是一座宝库。仅就能源而言，月球拥有两种无与伦比的能源资源——太阳能和核聚变发电的原料氦-3。月球表面没有任何大气活动和人类活动的影响，其太阳能的能量密度比地球表面大而稳定。科学家建议由机器人在月球上利用月球土壤3D打印制成太阳能发电板并沿赤道铺设，形成长11 000 km、宽400 km的“太阳能发电带”，这样就永远有半条“太阳能发电带”被太阳光轮流照射。月球太阳能发电的电能如何有效传输到地球也设计了方案，相关的技术基本成熟。利用月球太阳能发电的梦想如果能够实现，那么地球便可永续发展，人类的子孙万代再也不需要其他能源。

科学研究发现，利用氦的同位素氦-3与氢的同位素氘进行核聚变发电，具有输入能量低、输出能量高、环境更友好、操作更简便等优点。氦-3是太阳风的组成部分，可以直接注入月球表层的土壤中，由土壤中的微细颗粒吸附并保存，因而月壤中的氦-3资源极其丰富;由于太阳风与地球磁场相互作用形成磁层，太阳风中的氦-3粒子不能到达地球表层。以美国阿波罗登月计划和苏联探月计划的实测结果为参考标准，估计月壤中氦-3的资源总量可达100万～500万 t。另经“嫦娥一号”微波辐射计探测全月球表面的亮度温度，获得月球表面土壤层的分布与厚度变化，计算出月壤中氦-3的资源总量为103万～129万 t。只要运回8t左右的氦-3，核聚变发电所产生的电能就相当于中国一年的能源消耗量。全世界每年能源消耗所需要的氦-3用量约为100 t，月球上的氦-3资源至少可以解决全人类未来上万年的能源需求。

月球还有其他类型的宝贵资源，比如稀有金属资源和特殊环境资源等。未来深入开展月球探测将包括：月球能源资源的分布与利用;月球矿产资源的分布与利用;月球特殊空间环境资源的开发与利用;建设月基天文台、特殊生物制品和特种新型材料生产基地，以及基础科学实验室等。

“嫦娥工程”是体现中国人民自力更生、自主创新、艰苦奋斗精神的探月工程。其从论证到实施历经20多年，取得了轨道器绕月探测、着陆器与月球车在月球正面和背面软着陆联合探测等一系列创新性的成就。在无人月球探测阶段结束后，中国将开展载人登月。与此同时，中国还将飞得更远，探测火星、木星，并进行星际穿越。

《阿波罗登月计划全史》一书视野开阔、体系完整、内容全面，分析与研究深入，学术与普及兼顾，尤其对美国的航天政策、计划决策以及管理策略有着独到见解，不仅适于广大爱好者阅读，对专业人员也有很大的参考价值，是国内目前仅见的研究阿波罗登月计划全过程以及总结归纳该计划收益与经验的专著。我乐于向大家推荐此书，以利于全社会认识、理解并支持载人航天事業，支持中国不断向纵深方发展的月球与太阳系探测计划。

书  名：《阿波罗登月计划全史》

作  者：李成智

出 版 社：北京航空航天大学出版社

出版日期：2019年7月

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