人類月球日，月球遺產(chǎn)如何保護？

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腳印。“人類在太空中的第一個腳印”這個月球遺產(chǎn)，就這么被破壞了。這個讓人捧腹不禁的場景，出自某手機品牌的宣傳廣告。

（宇航員：我在月球上攤上事兒了！

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

實際上，在現(xiàn)實中，這個風險還真存在。隨著人類航天技術(shù)的不斷進步，人類重返月球并對月球進行更全面、更深入的探測將在不久之后成為現(xiàn)實：我國的嫦娥四號已經(jīng)實現(xiàn)人類在月球背面的首次著陸探測，而NASA計劃中的深空門戶空間站將在環(huán)繞月球的軌道上搭建起一個登陸月球的前進基地，并由此持續(xù)的向月球表面釋放探測器，對月球進行系統(tǒng)性的探測。

為了防止今后越來越頻繁的探測破壞月球上的人類歷史和科學遺產(chǎn)，NASA已經(jīng)給出了相應的建議報告。

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。上世紀六七十年代開展的阿波羅登月計劃，更在月球表面留下了大量各類用途的人造物體。這其中，有土星五號火箭S-IVB上面級、登月艙、月球車等完成了任務的航天器，還有為紀念殉職宇航員而創(chuàng)作的“倒下的宇航員”（The Fallen Astronauts）雕塑、美國國旗、宇航員勛章等具有精神價值的物品。

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

下降/著陸邊界是為了保護飛船“文物”免受飛行中的航天器所產(chǎn)生的效應所劃定的。NASA建議，無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。

通過理論計算和阿波羅登月任務時的實際觀測，科學家們確信飛船發(fā)動機向月球表面噴出的高速燃氣可以將大部分月球表面的月壤和沙礫吹拂到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入環(huán)繞太陽的軌道。如果飛船著陸或飛掠月球表面時距離某一月球遺產(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號的著陸點距離先前著陸的測量員3號無人探測器的距離為155米。當阿波羅12號著陸時，發(fā)動機噴流揚起的沙礫打在了測量員3號的表面，造成了輕微的傷害。好在測量員3號所處的位置剛好位于一個撞擊坑當中，其地理高程比阿波羅12號著陸點低4.3米，因此它實際上幸運的躲開了大部分沙礫的襲擊。隨后的分析表明，如果探測員3號的地理高程與阿波羅12號一致，其受到的打擊程度將高出幾個量級，很有可能造成探測器損壞等更嚴重的后果。

（在測量員3號探測器附近執(zhí)行取樣任務的阿波羅12號宇航員皮特·康拉德。從圖片中不難看出位于遠處的阿波羅12號飛船登月艙的地理高程要高于測量員3號。圖片來源：NASA）

隨著距離的增加，發(fā)動機吹起的沙礫所造成的傷害效應將會逐漸減弱。然而，如果保護范圍劃的太大，將會對今后的探測活動帶來不小的限制。好在月球較小的半徑為這個矛盾的解決提供了可能。計算表明，雖然發(fā)動機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，大部分沙礫在此處已經(jīng)距離月球表面較遠，可以從月球遺產(chǎn)的上方飛過。將下降/著陸邊界擴大到2公里，可以進一步應對飛船失控下墜等風險。

人為活動邊界：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種種方式來到遺產(chǎn)附近“打卡”，有可能釀成手機廣告中不小心踩到阿姆斯特朗腳印的悲劇。

在整個阿波羅計劃中，有兩個任務具有特別的意義：一個當然是人類首次登月的阿波羅11號任務，標志著登月時代的開始。另一個則是阿波羅17號任務，標志著探月熱潮的偃旗息鼓。

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

（阿波羅11號登月艙下降段上的紀念牌，上書：“公元1969年7月，來自行星地球上的人踏足月球，我們?yōu)槿祟惖暮推蕉鴣怼薄＿@塊紀念牌至今和阿波羅11號登月艙下降段一起留在月球上. 圖片來源NASA）

月球大氣層的濃度幾乎可以忽略，也沒有較強的內(nèi)稟磁場保護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風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儀器在數(shù)十年中因此發(fā)生的變化，有可能給科學家們帶來新的發(fā)現(xiàn)與認識。對于阿波羅12號和阿波羅14-16號飛船（阿波羅13號在飛行期間發(fā)生險情，未能在月球著陸），NASA給出了1米-3米的較小保護范圍，希望在盡量保護遺產(chǎn)的前提下，在未來有可能時對這些老飛船的情況進行探測。

盡管已經(jīng)過去四十多年，但由阿波羅11號、14號和15號安放在月球表面的激光發(fā)射器仍在科學研究中發(fā)揮作用?？茖W家瞄準和月球上發(fā)射器的位置發(fā)射一道激光后，通過捕捉反射器發(fā)射回來的激光光子，計算激光在一去一回的過程中所花費的時間并與光速相乘，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公里之外正在移動的硬幣一樣困難。由于光束不可避免的發(fā)散效應，即便對于直徑高達3米的望遠鏡，也只能在通過激光平均發(fā)射1017個光子后才接收到一個光子。同時，在確定傳播延遲時間時，要考慮激光穿過地球大氣層時所發(fā)生的一些擾動和變化，進行相當復雜的計算后才能得到高精度的地月距離數(shù)據(jù)。

（阿波羅11號紡織在月球表面的反射器。圖片來源NASA）

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

但是，近年來的觀測表面，這些反射器反射激光的能力正在下降，科學家們認為陽光照射引起的形變、宇宙射線或太陽風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題的罪魁禍首。因此，科學家們也希望今后能對這些反射器的情況進行實地探測和考察。NASA為這些反射器劃定的1米的人為活動邊界，可以在盡量確保反射器安全的情況下，來使這些探測成為可能。

（美國戈達德太空飛行中心正在使用激光測定地月距離。來源 Wikipedia。）

應該遵守的太空探索道德規(guī)范

實際上，NASA通過這份報告給出的探測建議即便在美國國內(nèi)都不具備法律效力，更沒有通過聯(lián)合國和平利用外空委員會（UNCOPUOS）和國際空間研究委員會（COSPAR）等國際機構(gòu)締結(jié)國際協(xié)議，沒有任何事實上的約束力。

如果真的有哪個冒失鬼突破NASA劃定的保護界限，踩壞了阿姆斯特朗的腳印，NASA除了捶胸頓足和嚴厲譴責之外，似乎也沒有什么其他手段。

然而，任何一個有能力將航天器送上月球的國家或公司機構(gòu)，必然深知探月之路的艱辛與不易，從而會尊重先前的月球遺產(chǎn)、遵循NASA的保護建議。畢竟，阿姆斯特朗雖然是一個美國人，但邁出的的確是人類的一大步。對月球遺產(chǎn)的尊重與保護，應該是航天活動所應經(jīng)受的太空探索道德規(guī)范。

(月球遺產(chǎn)保護報告封面。來源；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