人類月球日，月球遺產(chǎn)如何保護(hù)？

一名登月的“宇航員”為了拍攝登月飛船上打出的橫幅，不慎踩到了阿姆斯特朗留在月球表面的第一個(gè)腳印?！叭祟愒谔罩械牡谝粋€(gè)腳印”這個(gè)月球遺產(chǎn)，就這么被破壞了。這個(gè)讓人捧腹不禁的場(chǎng)景，出自某手機(jī)品牌的宣傳廣告。

（宇航員：我在月球上攤上事兒了！

截圖自https://www.bilibili.com/video/av35593926）

實(shí)際上，在現(xiàn)實(shí)中，這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)還真存在。隨著人類航天技術(shù)的不斷進(jìn)步，人類重返月球并對(duì)月球進(jìn)行更全面、更深入的探測(cè)將在不久之后成為現(xiàn)實(shí)：我國(guó)的嫦娥四號(hào)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)人類在月球背面的首次著陸探測(cè)，而NASA計(jì)劃中的深空門(mén)戶空間站將在環(huán)繞月球的軌道上搭建起一個(gè)登陸月球的前進(jìn)基地，并由此持續(xù)的向月球表面釋放探測(cè)器，對(duì)月球進(jìn)行系統(tǒng)性的探測(cè)。

為了防止今后越來(lái)越頻繁的探測(cè)破壞月球上的人類歷史和科學(xué)遺產(chǎn)，NASA已經(jīng)給出了相應(yīng)的建議報(bào)告。

下降/著陸邊界：避免飛船破壞遺產(chǎn)

月球上，人類的遺產(chǎn)還真不少。

1959年蘇聯(lián)的月球-2號(hào)受控撞擊月球，第一次在月球表面上留下了人造物體。上世紀(jì)六七十年代開(kāi)展的阿波羅登月計(jì)劃，更在月球表面留下了大量各類用途的人造物體。這其中，有土星五號(hào)火箭S-IVB上面級(jí)、登月艙、月球車等完成了任務(wù)的航天器，還有為紀(jì)念殉職宇航員而創(chuàng)作的“倒下的宇航員”（The Fallen Astronauts）雕塑、美國(guó)國(guó)旗、宇航員勛章等具有精神價(jià)值的物品。

為了保護(hù)這些月球遺產(chǎn)不被未來(lái)的航天活動(dòng)所破壞，NASA為這些人造物體制定了兩個(gè)“保護(hù)區(qū)”范圍：下降/著陸邊界和人為活動(dòng)邊界。

下降/著陸邊界是為了保護(hù)飛船“文物”免受飛行中的航天器所產(chǎn)生的效應(yīng)所劃定的。NASA建議，無(wú)論是航天器下降接近月球表面的軌跡，還是航天器低空飛掠的軌跡，均應(yīng)處于以月球遺產(chǎn)為中心、半徑為兩公里的圓形范圍之外。

通過(guò)理論計(jì)算和阿波羅登月任務(wù)時(shí)的實(shí)際觀測(cè)，科學(xué)家們確信飛船發(fā)動(dòng)機(jī)向月球表面噴出的高速燃?xì)饪梢詫⒋蟛糠衷虑虮砻娴脑氯篮蜕车[吹拂到300米/秒-2000米/秒的速度，重量最小的月壤塵埃甚至可以被吹拂到2.37km/s以上，超越了月球逃逸速度而進(jìn)入環(huán)繞太陽(yáng)的軌道。如果飛船著陸或飛掠月球表面時(shí)距離某一月球遺產(chǎn)的距離太近，這些月壤和砂礫就有可能擊打到這些月球遺產(chǎn)從而造成傷害。例如，阿波羅12號(hào)的著陸點(diǎn)距離先前著陸的測(cè)量員3號(hào)無(wú)人探測(cè)器的距離為155米。當(dāng)阿波羅12號(hào)著陸時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)噴流揚(yáng)起的沙礫打在了測(cè)量員3號(hào)的表面，造成了輕微的傷害。好在測(cè)量員3號(hào)所處的位置剛好位于一個(gè)撞擊坑當(dāng)中，其地理高程比阿波羅12號(hào)著陸點(diǎn)低4.3米，因此它實(shí)際上幸運(yùn)的躲開(kāi)了大部分沙礫的襲擊。隨后的分析表明，如果探測(cè)員3號(hào)的地理高程與阿波羅12號(hào)一致，其受到的打擊程度將高出幾個(gè)量級(jí)，很有可能造成探測(cè)器損壞等更嚴(yán)重的后果。

（在測(cè)量員3號(hào)探測(cè)器附近執(zhí)行取樣任務(wù)的阿波羅12號(hào)宇航員皮特·康拉德。從圖片中不難看出位于遠(yuǎn)處的阿波羅12號(hào)飛船登月艙的地理高程要高于測(cè)量員3號(hào)。圖片來(lái)源：NASA）

隨著距離的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)吹起的沙礫所造成的傷害效應(yīng)將會(huì)逐漸減弱。然而，如果保護(hù)范圍劃的太大，將會(huì)對(duì)今后的探測(cè)活動(dòng)帶來(lái)不小的限制。好在月球較小的半徑為這個(gè)矛盾的解決提供了可能。計(jì)算表明，雖然發(fā)動(dòng)機(jī)吹起的沙礫可以飛至距離飛船1.8公里的地方，但由于月球表面的曲率效應(yīng)，大部分沙礫在此處已經(jīng)距離月球表面較遠(yuǎn)，可以從月球遺產(chǎn)的上方飛過(guò)。將下降/著陸邊界擴(kuò)大到2公里，可以進(jìn)一步應(yīng)對(duì)飛船失控下墜等風(fēng)險(xiǎn)。

人為活動(dòng)邊界：避免宇航員打卡闖禍

如果一艘登月飛船在距離月球遺產(chǎn)2公里以外的位置降落到月球表面，冒失的宇航員仍然可能通過(guò)種種方式來(lái)到遺產(chǎn)附近“打卡”，有可能釀成手機(jī)廣告中不小心踩到阿姆斯特朗腳印的悲劇。

在整個(gè)阿波羅計(jì)劃中，有兩個(gè)任務(wù)具有特別的意義：一個(gè)當(dāng)然是人類首次登月的阿波羅11號(hào)任務(wù)，標(biāo)志著登月時(shí)代的開(kāi)始。另一個(gè)則是阿波羅17號(hào)任務(wù)，標(biāo)志著探月熱潮的偃旗息鼓。

為了使這兩個(gè)標(biāo)志性事件的遺產(chǎn)得以永久保留，NASA為他們劃定了人為活動(dòng)邊界：宇航員和月球車等人造物體，不要進(jìn)入仍留在月球上的阿波羅11號(hào)飛船下降段周圍50米的范圍內(nèi)。對(duì)于阿波羅17號(hào)，由于月球車增大了宇航員的活動(dòng)范圍，這一距離被增大到了225米。

（阿波羅11號(hào)登月艙下降段上的紀(jì)念牌，上書(shū)：“公元1969年7月，來(lái)自行星地球上的人踏足月球，我們?yōu)槿祟惖暮推蕉鴣?lái)”。這塊紀(jì)念牌至今和阿波羅11號(hào)登月艙下降段一起留在月球上. 圖片來(lái)源NASA）

月球大氣層的濃度幾乎可以忽略，也沒(méi)有較強(qiáng)的內(nèi)稟磁場(chǎng)保護(hù)其免受帶電粒子轟擊。位于月球表面的航天器將直接受到太陽(yáng)風(fēng)粒子和宇宙射線的侵襲，而遺留在月球表面的阿波羅飛船及其附屬探測(cè)儀器在數(shù)十年中因此發(fā)生的變化，有可能給科學(xué)家們帶來(lái)新的發(fā)現(xiàn)與認(rèn)識(shí)。對(duì)于阿波羅12號(hào)和阿波羅14-16號(hào)飛船（阿波羅13號(hào)在飛行期間發(fā)生險(xiǎn)情，未能在月球著陸），NASA給出了1米-3米的較小保護(hù)范圍，希望在盡量保護(hù)遺產(chǎn)的前提下，在未來(lái)有可能時(shí)對(duì)這些老飛船的情況進(jìn)行探測(cè)。

盡管已經(jīng)過(guò)去四十多年，但由阿波羅11號(hào)、14號(hào)和15號(hào)安放在月球表面的激光發(fā)射器仍在科學(xué)研究中發(fā)揮作用?？茖W(xué)家瞄準(zhǔn)和月球上發(fā)射器的位置發(fā)射一道激光后，通過(guò)捕捉反射器發(fā)射回來(lái)的激光光子，計(jì)算激光在一去一回的過(guò)程中所花費(fèi)的時(shí)間并與光速相乘，就能得到地球和月球間的距離。要用激光準(zhǔn)確的照射到表面積并不大的反射器，其難度與用槍擊中3公里之外正在移動(dòng)的硬幣一樣困難。由于光束不可避免的發(fā)散效應(yīng)，即便對(duì)于直徑高達(dá)3米的望遠(yuǎn)鏡，也只能在通過(guò)激光平均發(fā)射1017個(gè)光子后才接收到一個(gè)光子。同時(shí)，在確定傳播延遲時(shí)間時(shí)，要考慮激光穿過(guò)地球大氣層時(shí)所發(fā)生的一些擾動(dòng)和變化，進(jìn)行相當(dāng)復(fù)雜的計(jì)算后才能得到高精度的地月距離數(shù)據(jù)。

（阿波羅11號(hào)紡織在月球表面的反射器。圖片來(lái)源NASA）

探測(cè)數(shù)據(jù)積累的時(shí)間越長(zhǎng)，從中能反映的科學(xué)信息越多，而一旦今后的航天活動(dòng)意外的接觸了月球上的反射器，改變了他們的一些指標(biāo)，已經(jīng)積累的數(shù)據(jù)和未來(lái)獲得的數(shù)據(jù)之間就會(huì)發(fā)生“斷檔”，科學(xué)價(jià)值會(huì)大打折扣。因此，NASA為月球遺產(chǎn)劃定的人為活動(dòng)邊界也有助于已經(jīng)成為歷史的登月任務(wù)還能持續(xù)產(chǎn)出科學(xué)成果。

但是，近年來(lái)的觀測(cè)表面，這些反射器反射激光的能力正在下降，科學(xué)家們認(rèn)為陽(yáng)光照射引起的形變、宇宙射線或太陽(yáng)風(fēng)粒子的侵蝕或月球表面塵埃在反射器上的沉積都有可能是這一問(wèn)題的罪魁禍?zhǔn)?。因此，科學(xué)家們也希望今后能對(duì)這些反射器的情況進(jìn)行實(shí)地探測(cè)和考察。NASA為這些反射器劃定的1米的人為活動(dòng)邊界，可以在盡量確保反射器安全的情況下，來(lái)使這些探測(cè)成為可能。

（美國(guó)戈達(dá)德太空飛行中心正在使用激光測(cè)定地月距離。來(lái)源 Wikipedia。）

應(yīng)該遵守的太空探索道德規(guī)范

實(shí)際上，NASA通過(guò)這份報(bào)告給出的探測(cè)建議即便在美國(guó)國(guó)內(nèi)都不具備法律效力，更沒(méi)有通過(guò)聯(lián)合國(guó)和平利用外空委員會(huì)（UNCOPUOS）和國(guó)際空間研究委員會(huì)（COSPAR）等國(guó)際機(jī)構(gòu)締結(jié)國(guó)際協(xié)議，沒(méi)有任何事實(shí)上的約束力。

如果真的有哪個(gè)冒失鬼突破NASA劃定的保護(hù)界限，踩壞了阿姆斯特朗的腳印，NASA除了捶胸頓足和嚴(yán)厲譴責(zé)之外，似乎也沒(méi)有什么其他手段。

然而，任何一個(gè)有能力將航天器送上月球的國(guó)家或公司機(jī)構(gòu)，必然深知探月之路的艱辛與不易，從而會(huì)尊重先前的月球遺產(chǎn)、遵循NASA的保護(hù)建議。畢竟，阿姆斯特朗雖然是一個(gè)美國(guó)人，但邁出的的確是人類的一大步。對(duì)月球遺產(chǎn)的尊重與保護(hù)，應(yīng)該是航天活動(dòng)所應(yīng)經(jīng)受的太空探索道德規(guī)范。

(月球遺產(chǎn)保護(hù)報(bào)告封面。來(lái)源；NASA)

參考內(nèi)容：NASA’s Recommendations to Space-Faring Entities: How to Protect and Preserve the Historic and Scientific Value of U.S. Government Lunar Artifacts， NASA, 2011