嫦娥七號探測器計劃搭乘長征五號運載火箭從文昌航天發射場出發,奔赴月球南極這一常年不見陽光的極寒之地,執行一項史無前例的任務——深入永久陰影坑,實地尋找月球水冰。被譽為地月空間「太空石油」的水冰,堪稱月球就地資源利用的核心基石,覆蓋生命保障、燃料製造、科研實驗多個關鍵場景,將是未來人類長期駐留月球的寶貴資源。
嫦娥七號將以前所未有的「四器組合」構型,對月球南極開展人類首次綜合性詳查。從「奔月」到「駐月」,從「探索」到「利用」,此次出征被認為是中國開始叩響月球資源時代的大門。
●文:香港文匯報記者 劉凝哲 北京報道 圖:央視截圖
近年來,相關國家的探測不斷改變「月球荒蕪」的認知。印度的月船三號在月球南極附近檢測到了氫信號,美國的月球勘測軌道飛行器在多個極地隕石坑底部發現了水冰存在的強烈證據。但這些證據大多是間接的,月球上到底有沒有水、有多少水、以什麼形式存在,始終缺少「一手實證」。
月球南極之所以成為「找水」的焦點,源於它獨一無二的地理環境。專家表示,月球自轉軸傾角極小,南極深處的一些隕石坑底部常年不見陽光,溫度低至零下230攝氏度以下,如同天然的巨型冷庫。數十億年來,彗星撞擊帶來的水、太陽風與月壤反應生成的水汽,飄進這些深坑後就被永久凍結,日積月累形成了可能的水冰層。遙感數據預估,南極陰影區水冰總量可達上萬億噸,但具體分布、純度、賦存形態一直沒有原位數據驗證。
水冰利用助降低依賴地球貨運
「從地球運送1瓶礦泉水到月球的成本,足夠在地球上買一輛汽車。若能在月球就地開採水冰,不僅能解決航天員的飲水問題,還能利用電解水技術分解出氧氣——這都是太空生存的必需品。」中國科學院物理研究所研究員金士鋒這樣說。
未來國際月球科研站要實現無人長期值守、航天員中長期駐月,完全依靠地球貨運補給成本極高,物資補給鏈路風險大。如果能夠就地開採提純月球水冰,一部分經過淨化處理,直接作為航天員飲用水;一部分通過電解工藝分解,產出氧氣,補充生命維持系統呼吸損耗。即便閉環生命循環系統可以回收大部分水汽,依然存在損耗,本土水資源可以補齊缺口,大幅降低對地球運輸的依賴, 拉長人類駐留月球的工作周期。
開發潛力多元 可製取氫氧推進劑
水電解得到氫氣與氧氣,這正是大推力火箭經典的高能推進劑組合。月球重力僅為地球六分之一,從月面發射航天器需要的燃料遠低於地球。未來可以把開採得到的水冰就地加工,製取氫氧推進劑,實現航天器月面加注。無論是月球表面移動飛行器、地月往返載人飛船,還是奔赴火星、小行星的深空探測器,都可以在月球獲得燃料補給。月球就此成為人類走出地球的深空中轉站,拓展整個太陽系探測的航程邊界。
此外,月球水冰提取出來的水資源,還可用於月球基地設備熱管理循環;支撐月面生物培育、太空農業實驗,開展地外生命生存相關研究。而永久陰影坑的水冰本身,就是極其珍貴的天體化學樣本。水冰當中還裹挾着彗星帶來的有機物、各類揮發物質,這些物質在普通月表環境下會被破壞,只有在永久陰影坑低溫環境能完整保存,可以用來研究太陽系小天體成分、撞擊演化歷史。
將與嫦八建國際月球科研站基本型
按照規劃,嫦娥七號將與計劃在2028年前後發射的嫦娥八號協同作業,共同構建國際月球科研站基本型。嫦娥七號獲取的南極高精度地形數據、水冰資源分布及月壤物理特性,將為科研站着陸點選址等工作提供關鍵依據。嫦娥七號任務,不僅助力2030年前中國實現載人登月,更是2035年前建成長期自主運行、短期有人參與月球綜合性科學實驗設施的關鍵一步,將推動人類深空探測邁向「駐留時代」。

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