登月50周年:人类的太空征途 | 《环球科学》新刊导读

《环球科学》8月新刊特别专题

《登月50周年:人类的太空征途



撰文 | 《环球科学》执行主编 褚波


本期杂志付梓的时间,我们特意选在了7月20日,以此向50年前的壮举致敬:1969年的这一天,当美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)和巴兹·奥尔德林(Buzz Aldrin)离开登月舱,踏上月球表面时,他们就创造了历史。


为什么说这次登月是人类历史上最伟大的时刻?在我看来,有以下几个原因。


显而易见的一个原因是,这是人类第一次在地球之外的天体上留下自己的足迹。月球是距离地球最近的天体,在地球形成后一亿年左右(目前最新的估算是,月球诞生于45.1亿年前),月球就出现了。在过去的40多亿年里,地月之间的38万千米,一直是地球生命不可跨越的天堑。在很多神话故事中,这也是天神与凡人的距离。然而,1969年7月20日,当“阿波罗”11号释放的登月舱缓缓降落在月球表面时,旧的神话被打破了,人类创造了新的神话。


第二个原因是,阿波罗计划促进了多种技术的发展,进而在很多方面改变了我们的生活。集成电路、无线吸尘器、CT扫描仪、太阳能电池板、燃料电池、消防服、气垫式运动鞋等很多技术或产品,最初都是科学家为登月任务而开发的,如今它们已经是人们生活的一部分。阿波罗计划对航空航天技术的影响就更大了,正如月球快递公司(Moon Express)创始人和首席执行官的鲍勃·理查兹(Bob Richards)所说的一样,“今天发生在太空里的一切,都与阿波罗计划带给人们的启迪密切相关。”


第三个原因是,“阿波罗”11号以及其后的5次登月任务,对月球做了很多实地观测,并且从月球上带回了382千克土壤和岩石样本。过去几十年里,美国航空航天局向外发放了50 000多份月球样品。对这些样品的研究,已经彻底改变了我们对三大问题的认识:月球表面的性质、月球的起源以及太阳系的演化。


还有一个原因是,登月的成功证明了一件事情:即便在某些技术相对落后的时代,人类也能取得伟大的成就——毕竟,那个年代的计算机可能还与房间一般大。因此,这次登月壮举激励了很多人去追逐真正伟大的梦想,而他们又促进了科学的进步。


尽管已经过去半个世纪,但当我读到与当年登月相关的文字时,仍然忍不住心旌荡漾。略感遗憾的是,包括我在内,世界上的大部分人都没能亲眼看到阿姆斯特朗和奥尔德林踏上月球的画面,也没能亲耳听到阿姆斯特朗那句著名的“这是我的一小步,却是人类的一大步”。不过,本期专题《登月50周年:人类的太空征途》或许可以弥补这一遗憾,我们通过长达36页的篇幅,重现了人类第一次登月的历史性时刻,也详细回顾了登月任务对全球的影响。


可惜的是,登月任务的成功,并不意味着人类的太空征途一片坦荡。当年,经历了那个伟大时刻之后,全世界的梦想家都认为,登月不过是人类移民月球、漫游火星的一个跳板。但是,阿波罗计划在1972年结束之后,人类再也没能重新站上月球表面,而把人类送上火星或太阳系其他天体的计划,没有一个能够达到当年阿波罗计划的高度。也就是说,人类踏出了历史性的第一步之后,历经50年也没能踏出第二步。


导致这一现象的原因有很多,其中最大的原因可能是,登月是一项浩繁的工程,投入巨大——阿波罗计划历时约11年,耗资超过250亿美元,约占当年美国GDP的0.57%,约占当年美国科技研发经费的20%。2万家企业、200多所大学和80多个科研机构参与了阿波罗计划,总参与人数超过30万人。除了在上世纪六七十年代身处特殊环境下的美国,任何一个国家都很难承担如此巨大的投入。


但是,我们的太空征途不会就此止步。经过长期的发展,以及科学技术的不断进步,目前有6个国家以及数家私人公司都制定了近期登月的计划,甚至SpaceX这样的公司还提出了载人登陆火星的计划。也许,在未来10年内,我们就将亲眼见证人类在太空征途上的第二个伟大时刻。


中山大学的物理学家李淼曾说,人类的未来会是星辰大海,愿我们的太空征途一帆风顺。




《环球科学》8月新刊导读


封面故事 COVER STORY

登月50周年:人类的太空征途

50年前,“阿波罗”11号向我们展示了人类最美好的一面。今天,尽管地球面临诸多问题,但人类可以再次伟大——不论是否重返月球。



“阿波罗”11号登月实况

利用3D建模技术,以及新一代探测器拍摄的高清月球照片,研究人员精确重现了“阿波罗”11号登月时的每个步骤。



月岩样品:颠覆行星演化史

阿波罗计划中,宇航员陆续从月球带回了大量的岩石样本,总重达382千克。而在过去的59年间,美国陆续向全世界145名来自不同领域的科学家寄送了月球岩石的样本。对这些样本进行深入研究后,科学家的发现极具颠覆性,可能会完全改写月球,甚至太阳系内行星的演化史。



122次探月任务

60多年来,人类已经执行了122次探月任务,曾被美俄两国垄断的“探月俱乐部”,也逐渐有了新成员。



月球起源:在岩石蒸气中重生

在宇航员将岩石样本从月球带回地球以前,学界就曾提出过多种关于月球起源的假说。但这些假说在月岩样本面前立即变得黯然失色。仔细研究来自月球的证据后,科学家猜测,月球是在一团温度极高的岩石蒸气中重新凝聚形成的,这团全新的物质形态被称为“合星”,是地球和撞击行星的高度混合物。科学家从未见亲眼见过“合星”,但这种理论却能让传统猜想面临的很多问题迎刃而解。



争夺月球

随着越来越多的国家和公司制定和实施自己的登月计划,对月球地盘的争夺也将变得越来越激烈。目前的国际条约事实上支持的是先到先得的原则——抢先着陆,就等于有了优先权,但这一原则,可能引发世界各国的争端。因此,在开发月球的热潮到来之前,我们有必要建立新的国际规范,解决争议,携手征服新的疆域。



全世界的“月球村计划”

在首次登月50年后,全世界的人们依然对月球充满了期待。但如何研究和开发月球?欧洲空间局局长扬·沃纳在接受《科学美国人》专访时提出了让全世界的科学家、工程师、企业和机构相互合作的“月球村”计划。



环境 ENVIRONMENT

采矿与环保:马达加斯加困局

为了更好地获取采矿权,保护采矿区域的自然环境,世界上最大的矿业公司——力拓集团尝试与生态保护学家合作,提出了“净正面影响”这一生态保护策略,并在拥有独一无二的生态系统的马达加斯加开始实施这一策略。但多年过去,这一努力并没有成功,马达加斯加的生态环境受到较大影响。这是什么原因?《科学美国人》记者开展了一次深度调查。



生物学 BIOLOGY

改造细胞:抵抗所有病毒

病毒不仅会给人类带来疾病,还会给食品、农业等领域带来重大经济损失。最近,哈佛大学的一项研究可能彻底扭转这种局面:科学家重新编码了大肠杆菌的基因组,并且调整了蛋白合成系统,使得病毒无法利用大肠杆菌细胞内的各种组分完成复制,中断了病毒的感染过程。经过这样的改造,细胞也许能抵抗所有病毒的感染。



人工智能 ARTIFICIAL INTELLIGENCE

AI造物:通过对抗学习创造

利用生成对抗网络,人工智能已经能够自行生成数据。而在某种程度上,生成数据可以视作人工智能理解世界的第一步。通过解释数据的分布,生成对抗网络可以进一步用于解决预测、聚类、表征学习等一系列任务。就好像人类通过不断的探寻、试错、总结来理解我们身边的世界一样,人工智能或许也能自行总结规律,发展出常识,并迈出新的一步。



对话 DIALOG

“金钉子”:解开地质学的时空谜题

要想了解过往地质、环境和生物的演化史,科学家需要搭建一套以时间序列为基础的框架,“金钉子”正是这套框架的基础。为了深入了解关于“金钉子”的科学使命,我们专门采访了国际地层委员会的主席戴维·A·T·哈珀教授。




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