现在越来越多国家参与到探月的队伍中,当前的探月项目基本上以中国、美国为主,例如我国牵头组织的国际月球科研站计划,以及美国牵头的阿尔忒弥斯重返月球计划。
这两个探月计划中,都吸引了很多国家、机构参与。目前我们的国际月球科研站已经有10多个国家、机构加入,计划在2035年建成基本型,在2045年前建成拓展型。
而随着我们加大探索月球力度时,也遇到了一系列的问题,其中一个问题看起来很简单,但是却是确保日益拥挤月球表面上的安全关键。这个问题就是:现在月球上是什么时间?
在以往,探索月球的国家不多,也没有多少国家尝试登陆月球,所以之前如何记录准确的月球时间以便进行精准导航的紧迫性并不是很强。
现在的情况不同了,探月成为了白热化的事情,越来越多国家参与探月任务,这个问题就开始显得越来越紧迫了。NASA航天通信和导航计划商业化项目主管格雷格·赫克勒表示,不能把地球上记录时间的“协调世界时”(UTC)直接沿用到月球上。
因为时间受到重力的影响,月球上的时间会快一些。如果分别将时钟放在地球和月球上并且同时启动,那经过24个地球小时后,放在月球上的时钟会快出至少百万分之56秒,即56微秒。
虽然看起来误差很小,但是实际上对很多方面的影响都是巨大的。例如,误差哪怕只有1微秒,在地球上使用全球定位系统技术的物体位置误差可能超过1英里(1英里大约为1.6公里),在月球执行任务期间,每天误差可能达到56倍。
所以,为了解决这一个问题,美国方面已经要求NASA制定月球统一时间标准,这个时间标准可以和地球的UTC计时标准对接。而在今年年初,美国方面将这一个时间标准称为“协调月球时”。
NASA的赫克勒表示,如果确立了月球时,那世界各国可能会用各自的系统和月球时进行对接,就像大家和“协调世界时”(UTC)对接那样,但是这些系统都是相互配合的。
不仅NASA,欧空局也意识到了在月球上确立月球时的必要性。欧空局导航科学负责人哈维尔·文图拉-特拉韦塞特表示,就共同定义达成国际共识是一项具有挑战性的事情。
按照欧空局的设想,他们计划在2030年之前,在他们的月球导航卫星上安装原子钟,除此之外,他们还计划在月球表面运行一些原子钟。美国的阿尔忒弥斯重返月球计划也会将原子钟带到月球上。
美国的最新一份备忘录文件显示,NASA将和《阿耳忒弥斯协议》签署国一道把“协调月球时”确立为国际标准。由于中国、俄罗斯等国家没有加入美国的这一个协议,所以美国制定的这一个国际标准,我们是不认可的。因为现在探月方面的竞赛日益激烈,美国方面想要率先制定首个月球标准时间,可能是想推动美国实现更大目标,那就是制定太空规则。
“月球版北斗导航系统”也在构建
美国着急统一“月球计时”,其实是有很多方面的原因的。因为现在在探月方面,美国并没有像当年那样顺利,相反,他们的探测器登月、载人重返月球计划都是困难重重。相比之下,我们中国在探月方面的进展非常顺利,已经2次完成了月球取样返回地球的任务,接下来我们还会“月球版北斗导航系统”,还会在月球上面搞基建。
目前,全球有4大卫星导航系统,分别是中国的北斗卫星导航系统、美国的全球定位系统GPS、欧盟的伽利略卫星导航系统(GALILEO)、以及俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)。在生活、生产的方方面面,这些卫星导航系统发挥着重要的作用。
当前我们除了有北斗卫星导航系统外,也正在构建属于我们的“月球版北斗导航系统”。简单地说,这也就是月球版的北斗导航系统,实现通信、导航、遥感等功能,可以支持月球科研站的工作。
当我们的航天员登陆月球后,他们在月球上不仅可以看电视,还可以用WiFi,而在后续,我们还计划建设以月球为中心的深空互联网。
在前段时间,嫦娥六号探测器已经完成了月背取样返回地球的任务,在接下来我们还会有很多月球探测器发射升空。其中嫦娥七号探测器将会在2026年发射、嫦娥八号探测器将会在2028年发射,然后在月球上面构建国际月球科研站“基本型”。除此之外,我们此前也已经官宣要在2030年之前实现中国人的首次载人登月任务。
在现有的技术基础上,我们其实已经具备了开发月球资源、将月球资源带回地球的某些关键技术,例如登月、月面采样、月面科研、月面起飞、月球轨道交会对接、月球轨道返回地球等。
事实上,我们现在正在构建的月球科研站,就是为后续探索月球、开发月球做好铺垫,因为在未来我们计划建设“应用型月球科研站”,形成一个多功能月球基地。
虽然在月球上面建立科研站、基地看起来还遥不可及,但是随着科技的不断进步,这一切都可能会实现。因为我国科学家在研究嫦娥五号探测器带回的样本时,找到了利用月壤大量生产水的新方法,1吨月壤将可以产生约51—76公斤水,相当于100多瓶500毫升的瓶装水。
当我们在月球上面大规模开发水资源后,人类常驻月球就会实现了。因为1吨月壤产生的水基本够50人一天饮用,可以在月球上实现“水自由”。而且,加热月壤,我们还能得到铁和陶瓷玻璃,这些材料都可以作为建筑材料,用来在月球上建设基地。
最重要的是,在月球上开发水资源,我们得到的不仅仅是饮用水,还能得到燃料。因为水可以电解生成氧气、氢气,其中氢气就可以作为飞船、火箭的推进剂,而氧气可以给航天员呼吸。