關于航天通信股吧雪球,簡要來說包括以下幾點:
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近日,美國宇航局放出一條新聞,在陽光照射下的月球表面,首次探測到水分子。為何美國宇航局要把這條新聞如此高調地進行宣布?它的意義是什么?多年來,人類在諸多星球上發現了合適生物生活的證據,之后又做了哪些刻苦?
宇宙中缺水又不缺水
由于是"近鄰",月球是人類探測得最多的外星球,但因為其引力小且沒有大氣層,所以一定沒有富足的水資源。在過去的月球試探中,人類也沒有發現月球表面存在水冰的證據。
根據興趣者統計,此前所有對月球水資源存在的說法,都是"疑似",并沒有"確診"。美國宇航局也有很長一段工夫不曾向月球發射新的探測器了。更有意思的是,這次確認月球有水的并不是登月探測器或者繞月探測器,而是一架在大氣層內飛行的飛機,也就是平流層紅外天文觀測臺。
這次美國宇航局發布這條消息的亮點是"有光照表面"。盡人皆知,月球的兩極很少能接收到陽光,人們推測,月球上即使有水,也只能蘊藏在兩極的陰影中。而這次發現證實,即使在遭到陽光猛烈照射地方,假如有環形山遮擋,月球表面的水還是能殘存一些的。
雖然人類對地球家園獻上了各種溢美之詞,但從宇宙的角度來說,地球只是一顆普通的微小巖石行星而已。所以,人類也沒有理由認定,唯獨地球上才有水。
現實上,人類在對其他星球的考察中,已經發現了氫元素和氧元素。例如,月球主要巖石是斜長巖與蘇長巖,主要由多種硅酸鹽組成,蘊含大量氧元素。火星土壤中有大量氧化鐵,因此呈現出明顯的紅色。火星大氣中存在低濃度的甲烷,這證實了氫元素的存在。既然有氧有氫,那么在某種條件下形成水,就是完全可能的。
2010 年,日本隼鳥號小行星探測器從系川小行星上帶回了 1500 顆巖石粉塵,發現它同樣是由硅酸鹽礦物組成的,所以小行星上存在水的概率也很大。
日本隼鳥號探測器抵達小行星表示圖
需要強調的是彗星這種奇特的天體。數十年前,人們就推測,彗星的核部是個臟雪球,由水冰、塵埃、碎石組成。后續的研究越來越接近這個推測。直到 2015 年,歐洲羅塞塔彗星探測器終于抵達" 67P/ 楚留莫夫 - 格拉希門克彗星",用零距離接觸的方式確認,這顆彗星的核部確實有大量水冰,還有沙丘、碳氫化合物之類。
上述發現意味著,宇宙里確實存在著相稱數量的水,只不過我們還沒有發現像地球上這樣集中存在的液態水,沒有江河湖海、雨雪風霜的存在而已。想要在宇宙里制造浴室、冰激凌、汽水和靚湯,我們還需要做許多工作。
把石頭里的水"燒烤"出來
在很多科幻作品里,已經對如何采集宇宙中的水資源提出了主意。在影片《無垠的太空》中,設計著能找到一些富含水冰的小行星,然后出動飛船把它抓住,再用機器人剝開巖層,像挖寶石一樣,把大塊水冰取出來。
而實際情景可能沒有那么樂觀,小行星上的水可能是浸透在巖石和土壤當中的,含量很低,要開采大量石塊才能弄到一點點水。這樣的水資源,在地球上根本就沒有人會去開發,但是在宇宙里,人類好像沒得選。
要想把石頭里的水弄出來,最好的方法就是"燒烤"。

幾年前,美國宇航局曾經支持過一個團隊施行了先期研究,雖然腦洞很大,但看起來竟然是有可行性的。這個方案的核心是研制一種有點像小蛋糕的氣球,圓臺狀的表面是透明的,臺頂和底部都是反光鏡,底部開了一個孔。當氣球布滿了氣,底部的鏡面就成為了拋物面,這樣當它面向太陽的時分,能夠起到聚光鏡的效果。頂部反光鏡可以把強化后的陽光變成平行光,從底部的孔里射出去。假如能用這種大規模強化后的陽光照射小行星的巖體,就能把里面的水分燒烤出來。
按照團隊的設想方案,人類需要發射一種航天器,裝著兩個扁平氣球聚光鏡、一個小行星捕獲軟囊和一套水蒸氣搜集裝備。
進入太空之后,首先要找到含水量比較高的小行星,然后把它收入囊中,再用兩路強化陽光猛烈燒烤它。水蒸氣引入搜集裝備之后,在宇宙的低溫中飛快結冰。等湊夠肯定數量、形成一個大冰球,就派貨運飛船來取走。這種燒烤采水器的空間機動方式也很因地制宜:用高溫蒸汽直接噴射,形成反作使勁。該團隊在地球上進行了原理試驗,其結果讓人瞠目結舌:不但水分被烤出來了,石頭本身都碎裂了。
當然,假如人類要在宇宙中取水,上述方案可能只夠解決問題的一小部分而已。
首先,小行星雖然名字里帶個"小"字,但與人類能制造的航天器相比,多數都是"巨無霸"。要想找到十幾米、幾十米尺寸的含水小行星,恐怕不輕易。小行星是按照自己軌道運行的,不肯定存在于方便人類開發的地方,要想把它拖到理想的軌道上,要消耗的能量十分巨大。假如被迫開發大型的近地小行星,可能還要開發出在宇宙里鑿巖的技術。
宇宙中擁有水的小行星不只有地球
另外,假如小行星的巖石成分中包括了有毒有害成分怎么辦?帶有輻射性怎么辦?這都需要對水進行精密的處理后,才能用于人類生存。
至于在月球和火星表面怎么開采水,恐怕原理也差不多。區別在于怎么提供燒烤用的能量。月球表面的陽光比較強烈,直接用反射鏡是有可能的,而火星就不一樣了,它不但距離太陽更遠,而且有大氣層阻隔。有時分,火星上還會發生強烈的風暴,鋪天蓋地。所以,在火星上設立核電站來發電燒烤,或許更可行一些。
走向深空的橋梁
一切都是為了預算
最后說說一個怪異的現象,既然科學家很早就明白外星球上有水,而且始終都在研究水資源開發的手段,那么"月球表面有水"為什么又上了新聞,還成了熱點了呢?
其實,回顧航天新聞史,會發現美國宇航局過段工夫就會放出類似的新聞,讓人感覺到星際時期距離我們已經不遠了。這是一種宣傳和籌款的手段,制造社會輿論,讓國會在撥款時,能夠對星際試探項目更大方一點,特殊是對載人火星項目"高抬貴手"。
在西方的政治體制下,假如一件事在自己有生之年無法看到勝利,政客們不太會拿出遠見卓識來投票通過。所以,美國宇航局有必要把地月空間乃至載人火星"包裝"成一套難度沒那么大的項目。
其實,美國宇航局形成這樣的行為模式,也不是完全拍腦袋想出來的。早在阿波羅計劃時代,項目從提出到國會通過、總統批準,只用了很短的工夫。而且 10 年之內,美國宇航局就把登陸月球這件事給完成了。
后來,國際空間站項目的勝利進一步堅定了美國宇航局"搞大事"的主意,希望借此真的能設立一個地月空間的持續運行載人航天體系,以至設立火星基地。
這次所強調的光照表面有水,潛臺詞是在說,在月球朝向地球、又可以靠太陽能發電的區域,設立長期有人值守月球基地的條件,比此前更加成熟一步了。這在很大程度上是為重返月球的"阿爾忒彌斯"的后續工程做一個很好的鋪墊。
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來源: 中國航天報微信公眾號
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