“月盾”、地月直播……《獨行月球》看門道

7月29日，科幻喜劇《獨行月球》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“月盾計劃”。事實上，這個方案并非完全空想，月球確實為保護地球幫了不少忙。

據(jù)不完全統(tǒng)計，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，6500萬年前終結恐龍命運的那次撞擊堪稱典型?？梢哉f，在可預見的未來，小行星撞擊或許是地球人最需要警惕的危險之一。而地球大體上保持安全到今天，月球這個“天然護盾”實實在在幫了不少忙，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，或利用太空拖船、太陽光壓、引力牽引等技術手段，偏轉小行星的運行軌道，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)助地球人保護藍色母星。

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。如果我們能將月球建設成發(fā)射基地，那么從月球發(fā)射經(jīng)過結構、動力等特殊改造的航天器，燃料消耗會小得多，在安全、環(huán)保等方面的代價也會低得多。只要預警時間有保證，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警用途，把月球建設成“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警設備將為防御小行星贏得寶貴的時間，地球人有機會更早地干預小行星運行軌跡。

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，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”?？梢哉f，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“中轉站”，成為熟悉外星球環(huán)境的“訓練營”。哪怕是電影中設想的打造“月盾”，同樣離不開月球基地支持。

月球蘊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”。

如果說應用核聚變原料氦-3還有不少難關需要攻克，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)實的價值，太空采礦和航天發(fā)射有望迎來前所未有的發(fā)展機遇?？紤]到航天器往返地月之間的運載能力有限，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、轉運基地，設立物資供給站。

此外，月球表面的近似真空、低重力是地球上難以復制和長期保持的特殊環(huán)境，對科學研究有著特殊價值。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)。

精密復雜且實用價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。

為保障月球基地長期運行，所需的生產(chǎn)資料和生活資料必須盡量自給自足，最好實現(xiàn)“原位利用”，甚至必要時能夠“出口”地球。然而，由于月球沒有足夠濃度的大氣層保護，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。

有科學家經(jīng)測算認為，月球基地的屋頂和墻壁有必要覆蓋厚達3米的月壤，盡量依托月球表面的巖石層，構建堅固的防御系統(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

眾所周知，月球被地球“潮汐鎖定”了，地球人憑肉眼永遠只能看到月球的一面。不過，隨著科技進步，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。這導致月背一度被認為是“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)行探測任務的嫦娥四號著陸器和巡視器提供中繼通信服務，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證了相關技術。

另外，太陽風等對通信會產(chǎn)生巨大干擾。太陽風本質(zhì)上是高速帶電粒子流，由于地磁場保護，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，人類未來有必要應用“不帶電”的高速媒質(zhì)光通信、量子通信等技術，實現(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，表明航天通信技術再獲進步。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，為地月流暢通信提供保障。相信隨著載人探月、月球基地建設步伐加快，地球人看月球網(wǎng)紅直播將不再遙遠。到那時，即使真的“獨行月球”，人類也將不再孤單。