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國際小學堂／美再度挑戰登月 為何更加困難

2024-03-15 00:18 聯合報／ 編譯高詣軒／綜合報導

美國一九七二年的阿波羅十七號計畫後，已逾半世紀未曾重現載人登月；圖由美國航太總署提供，美國太空人施密特當時正在採集月球樣本。（路透）

美國登月器「奧德修斯號」二月廿二日登陸月球，達成阿波羅計畫後美國五十多年來首次月球軟著陸，跟上日本一月登月成功的腳步。但這兩次登陸都不完美，而且過去一年美、日、俄羅斯登月都曾受挫，現在登月似乎比半世紀前還難。專家指出，知識流失、預算減少，成為當代登月挑戰。

各項月球任務 製表／高詣軒

僅美蘇中印日 曾經成功登月

奧德修斯號由美國民間企業「直覺機器」在美國太空總署（ＮＡＳＡ）支持下打造，著陸時「翻倒」在月球表面。無獨有偶，日本的小型無人月球探測器ＳＬＩＭ一月廿日登月時也傳出著陸時傾側，太陽能板角度不利發電。

前蘇聯在一九六六年率先全球實現月球軟著陸，但俄國暌違四十七年的首趟登月任務「月球廿五號」去年八月以墜毀於月球收場。去年四月，日本太空新創公司Ispace的登陸器「白兔｜Ｒ」下場類似。另一美國企業「太空機器人」的登月器「遊隼號」一月升空後不久，即發生燃料外洩而失敗。

美國有線電視新聞網（ＣＮＮ）與英國衛報報導，整體而言，有超過一半登月嘗試鎩羽而歸，目前僅美蘇中印日五國曾達此壯舉。這不禁令人不解：距美國最後一次載人登月任務、一九七二年的阿波羅十七號已過半世紀，為何登月依然困難？

當年設備科技 已被時代淘汰

華府喬治華盛頓大學太空政策研究所主任培斯說，美國許久未登月，各組織都在學習如何再度飛行；登月不只要有太空人，還要有訓練和設備均充分的完善組織，「我們在做的，基本上是重建部分在阿波羅計畫期間具備、但過去五十年間流失的專業知識」。

阿波羅計畫後，登月風潮一度消退。繼一九七六年蘇聯的「月球廿四號」，再有月球軟著陸成功已是二○一三年中國的「嫦娥三號」。領導歐洲太空總署（ＥＳＡ）月球探索組的戴德曼說，世人曾有數十年未開發月球登陸器，相關科技沒有普遍到可輕易從他國學習。

ＮＡＳＡ或其合作夥伴也無法直接找回一九六○年代的登月器草圖並如法炮製，因為阿波羅計畫使用的科技大多已功成身退，被近半世紀電腦能力、材料科學的躍進所淘汰。此外，每個硬體部件都得從現代的供應鏈取得，但如今供應鏈樣貌已然截然不同，得重新設計製造。

民間設計飛船 成本降風險增

除了技術，ＣＮＮ指出，大部分的登月障礙來自財務。在阿波羅計畫全盛期，ＮＡＳＡ的預算占美國政府開銷逾百分之四，如今僅占聯邦支出百分之○點四。亞利桑那州立大學太空政策專家奧特瑞指出，阿波羅計畫的人力以數十萬人計，斥資達千億美元，以當今幣值而言會是數兆美元的計畫，而現在的登月預算完全比不上當年。

相較之下，印度去年八月以「月船三號」成為登月第四國，印度科技部國務部長辛赫說，月船三號花費約七二○○萬美元，尚不及一齣有關太空和月球的好萊塢電影成本。

為了大幅降低開支，ＮＡＳＡ正試圖透過「月球商業載運服務」（ＣＬＰＳ）將小型無人太空船的設計外包給民間，太空機器人、直覺機器等業者都是ＣＬＰＳ計畫參與者。為了節省成本，代價就是失敗風險提高。

美國登月南極，美國登月器「奧德修斯號」於月球南極地區著陸。照片由Intuitive Machines公司提供。（法新社）

登月兩大挑戰 著陸得靠自己

五十年來，登月的基本挑戰不曾改變，首先是距離。登月旅程約四十萬公里，有人將登月形容為試圖在紐約擊出高爾夫球、打進洛杉磯的特定球洞。直覺機器執行長阿特姆斯說，登月距離比飛抵國際太空站（ＩＳＳ）遠約千倍，但相較過去砸下天文數字巨資嘗試登月，現在目標是「用一億美元做出來」。

第二個難題是遍布死火山、隕石深坑的月球表面，要找到平坦著陸點困難重重。當代無人登月器在最後降落階段會透過攝影機、電腦和感應器，搭配軟體和人工智慧以期安全找到著陸點。

此時在地球的人員無能為力，因為在訊號傳遞延遲之間，失誤就可能發生。培斯說，載具著陸時「大多得靠自己」。

此外，月球重力僅約地球的六分之一，且缺乏大氣層，這也造成登陸困難。在登陸火星時，探測器可飛行至目的地再透過降落傘來「煞車」，但登月時卻得完全仰賴引擎減速。較小的月球探測器往往只有一顆引擎，升高出錯風險。

印度登月直播，去年八月廿三日，印度西部阿默達巴德有不少民眾聚集觀看「月船三號」登陸月球的直播。（路透）

國際小學堂／月球縮水引發月震 威脅探勘與移居

2024-03-15 00:18 聯合報／ 編譯高詣軒／綜合報導地震

月球南極被懷疑存在水冰，各國爭相一探究竟，去年八月印度「月船三號」、今年二月美國「奧德修斯號」任務皆著陸於月球南極附近。但研究指出，隨著月球內部冷卻、體積收縮，月球地表因此產生斷層，這可能引發月球上的地震「月震」或山崩，威脅未來月球上移居者或儀器。

月震達數小時影響南極

美國未來載人登月任務「阿提米絲三號」已將目標鎖定月球南極地區，中國大陸亦有在該地打造居住地的計畫。但美國有線電視新聞網（ＣＮＮ）報導，近期一份美國航太總署（ＮＡＳＡ）贊助的研究敲響警鐘：月球「縮水」時，表面摺痕引發的「月震」可能持續數小時，月球南極也受影響。

該研究的主要作者，是美國航太博物館地球與行星研究中心榮譽資深科學家瓦特斯。他指出，月球隨著處於熔融狀態的外核冷卻而縮小，內部體積會改變。

由於月球表面容易碎裂，收縮時的拉扯引發破裂，即地質學者所謂的斷層，懷疑是月震來源。

多起淺層月震來源不明

瓦特斯的新研究一月刊登於「行星科學期刊」，其中透過ＮＡＳＡ月球軌道探測器（ＬＲＯ）收集的資料，將一起具威力的月震和月球南極的一系列斷層連結起來。該起地震是由阿波羅計畫的太空人逾半世紀前留下的儀器所測得。

瓦特斯說，阿波羅地震實驗的四個地震儀運作約七年，可藉以得知有多起淺層月震，但無法知道確切來源。

他表示，這些地震儀測到的最大型淺層月震，正是發生在月球南極附近，前述斷層被懷疑是最可能來源。

瓦特斯說，相關發現並不是要警告任何人或勸阻探索月球南極，而是要提醒月球並非一片寧靜祥和。

該研究共同作者、ＮＡＳＡ行星科學家韋柏則說，該研究的發現不會影響阿提米絲三號的著陸地點選擇過程，因為難以準確預測月震衝擊特定區域的頻率，「強烈淺層月震並不頻繁，對月球表面短期任務的風險偏低」。

未參與前述研究的德州大學奧斯丁分校地球物理學榮譽教授中村吉雄（譯音，Yosio Nakamura），並不認同淺層月震是因為接近月球表面的斷層滑移所造成，指出阿波羅計畫資料顯示相關現象源自表面下數十公里，「我們仍不知道淺層月震的成因」。

但中村表示，無論月震原因為何，對於未來的登月任務確實可能產生潛在風險，需要更多相關資料。