“月盾”、地月直播……《獨(dú)行月球》看門道

7月29日，科幻喜劇《獨(dú)行月球》正式上映。除了帶給大家歡笑，這部電影背后的門道不少，比如幫地球抵御小行星撞擊的“月盾”、月球基建和生活、地月流暢直播等細(xì)節(jié)，都隱藏著不少航天知識，就讓我們來看一看吧。

防御小行星幫大忙

電影中展示了一個(gè)場景：人類為抵御小行星撞擊地球的威脅，在月球上緊急部署了“月盾計(jì)劃”。事實(shí)上，這個(gè)方案并非完全空想，月球確實(shí)為保護(hù)地球幫了不少忙。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，地球史上共發(fā)生了22次不同程度的生物大滅絕，至少11次與近地小行星撞擊相關(guān)，6500萬年前終結(jié)恐龍命運(yùn)的那次撞擊堪稱典型?？梢哉f，在可預(yù)見的未來，小行星撞擊或許是地球人最需要警惕的危險(xiǎn)之一。而地球大體上保持安全到今天，月球這個(gè)“天然護(hù)盾”實(shí)實(shí)在在幫了不少忙，月面那些被隕石等撞出的坑坑洼洼就是月球“勞苦功高”的有力證據(jù)。

為抵御小行星撞擊威脅，人類已經(jīng)開始行動。各航天大國都探討了近地小行星防御計(jì)劃，曝光的方案包括：通過核爆炸、激光剝蝕、動能直接撞擊等方式將小行星摧毀；在小行星上安裝反向發(fā)動機(jī)，或利用太空拖船、太陽光壓、引力牽引等技術(shù)手段，偏轉(zhuǎn)小行星的運(yùn)行軌道，避免其撞上地球。月球作為地球的“近鄰”，人類除了考慮用其“柔弱身軀”為地球擋住小行星之外，還有更多辦法可以協(xié)助地球人保護(hù)藍(lán)色母星。

眾所周知，月球上的引力僅為地球上的1/6左右，且空氣阻力可以忽略不計(jì)。如果我們能將月球建設(shè)成發(fā)射基地，那么從月球發(fā)射經(jīng)過結(jié)構(gòu)、動力等特殊改造的航天器，燃料消耗會小得多，在安全、環(huán)保等方面的代價(jià)也會低得多。只要預(yù)警時(shí)間有保證，相信人類開展小行星防御行動的效能將顯著提高。

如果覺得從月球發(fā)射攔截器太難，可以考慮更簡單的預(yù)警用途，把月球建設(shè)成“前沿哨所”。地月平均距離超過38萬公里，部署在月球表面或繞月軌道上的預(yù)警設(shè)備將為防御小行星贏得寶貴的時(shí)間，地球人有機(jī)會更早地干預(yù)小行星運(yùn)行軌跡。

除此之外，我們還可以利用月球?qū)π⌒行堑妮^大引力，嘗試促使小行星變軌，哪怕只是偏離一點(diǎn)，也足夠讓小行星和地球“擦肩而過”。

總之，相信在人類的共同努力下，防御小行星的手段會越來越成熟，未來的地球一定更加安全。

月球大基建不是夢

月球是離地球最近的自然天體，人類想飛出“搖籃”，月球是無法回避的“第一站”。可以說，建造月球基地將是人類開發(fā)外星球的第一步，而月球基地也將是人類飛向深空的“跳板”和“中轉(zhuǎn)站”，成為熟悉外星球環(huán)境的“訓(xùn)練營”。哪怕是電影中設(shè)想的打造“月盾”，同樣離不開月球基地支持。

月球蘊(yùn)藏著人類渴求的寶貴資源，其中許多資源是地球上稀缺的。如氦-3是核聚變的優(yōu)質(zhì)燃料，估計(jì)地球儲量只有500公斤，而月球儲量很可能有百萬噸之多。有研究認(rèn)為，100噸氦-3核聚變發(fā)電可滿足全人類1年用電需求，月球的氦-3儲量理論上能夠消除“地球電荒”。

如果說應(yīng)用核聚變原料氦-3還有不少難關(guān)需要攻克，那么月球上同樣儲量豐富的鈾、釷、鉀、氧、硅、鎂、鐵、鈦、鈣、鋁等資源則具備更現(xiàn)實(shí)的價(jià)值，太空采礦和航天發(fā)射有望迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。考慮到航天器往返地月之間的運(yùn)載能力有限，人類要開發(fā)利用月球資源，必須在月球上建立生產(chǎn)、加工、轉(zhuǎn)運(yùn)基地，設(shè)立物資供給站。

此外，月球表面的近似真空、低重力是地球上難以復(fù)制和長期保持的特殊環(huán)境，對科學(xué)研究有著特殊價(jià)值。如天體起源追溯、生物遺傳工程、深空生命保障、人造生物圈等項(xiàng)目，都將在月球上得到比地球上更好的科研條件。暢想不久的未來，月球基地將成為各國重要的前沿科研中心，與空間站并駕齊驅(qū)。

精密復(fù)雜且實(shí)用價(jià)值大的科研活動少不了人類參與，為此，一系列科研、生產(chǎn)、生活設(shè)施將在月球上建立起來。尤其是供氧、供水、供電等生命支持保障系統(tǒng)，有必要先行建設(shè)。

為保障月球基地長期運(yùn)行，所需的生產(chǎn)資料和生活資料必須盡量自給自足，最好實(shí)現(xiàn)“原位利用”，甚至必要時(shí)能夠“出口”地球。然而，由于月球沒有足夠濃度的大氣層保護(hù)，被天體直接撞擊破壞的概率比地球大得多，人類的永久性月球基地或許要建在地下或山體內(nèi)才能保證安全。

有科學(xué)家經(jīng)測算認(rèn)為，月球基地的屋頂和墻壁有必要覆蓋厚達(dá)3米的月壤，盡量依托月球表面的巖石層，構(gòu)建堅(jiān)固的防御系統(tǒng)，抵御隕石撞擊和無孔不入的宇宙射線、太陽風(fēng)等侵襲，提升人類在外星球生存繁衍的概率。

月球生活不再孤獨(dú)

眾所周知，月球被地球“潮汐鎖定”了，地球人憑肉眼永遠(yuǎn)只能看到月球的一面。不過，隨著科技進(jìn)步，人類已經(jīng)向月球背面發(fā)射了航天器，揭開了月球神秘的“面紗”，也為地月通信創(chuàng)造了技術(shù)前提。

無論是“前沿哨所”，還是商業(yè)化礦場，在月球基地工作生活的人類都不能孤懸在“老家”之外，與地球之間的通信交流是必不可少的。為此，除了考慮在月球上建立永久通信基站、設(shè)置信號塔之外，還有必要發(fā)射月球同步衛(wèi)星、地月中繼通信衛(wèi)星等。

當(dāng)然，在月球基地的通信方面，有不少難題需要克服，比如月球球體的阻隔。這導(dǎo)致月背一度被認(rèn)為是“通信禁區(qū)”。

2018年我國的鵲橋中繼衛(wèi)星打破“禁忌”，成功地為在月球背面執(zhí)行探測任務(wù)的嫦娥四號著陸器和巡視器提供中繼通信服務(wù)，替地球和月球搭建起跨越40多萬公里的通信“橋梁”，想必為解決月球基地的通信難題驗(yàn)證了相關(guān)技術(shù)。

另外，太陽風(fēng)等對通信會產(chǎn)生巨大干擾。太陽風(fēng)本質(zhì)上是高速帶電粒子流，由于地磁場保護(hù)，地球人對此感受不深，但在缺乏全球性穩(wěn)定磁場的月球上，日常使用的電磁波通信手段可就沒那么方便了，跨越數(shù)十萬公里的地月流暢通信更是難上加難。

為了保障通信質(zhì)量，使電影中的惡搞視頻直播成真，人類未來有必要應(yīng)用“不帶電”的高速媒質(zhì)光通信、量子通信等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地月流暢交流。

最近，中國航天員在天宮空間站流暢地收看地面火箭發(fā)射直播，表明航天通信技術(shù)再獲進(jìn)步。未來空間站、人造衛(wèi)星也有望成為重要的通信中繼節(jié)點(diǎn)，為地月流暢通信提供保障。相信隨著載人探月、月球基地建設(shè)步伐加快，地球人看月球網(wǎng)紅直播將不再遙遠(yuǎn)。到那時(shí)，即使真的“獨(dú)行月球”，人類也將不再孤單。