翻譯 馬德
譯者按：
資源匱乏，環境汙染，氣候惡化，房價高企……麵對我們這個人滿為患的地球，想起古人的詩句“日暮鄉關何處是？煙波江上使人愁”。
而手頭這本《月球：資源，未來開發與移民》（The Moon:Resources, Future Development, and Settlement）卻讓人讀來眼前一亮。
作者David Schrunk等是幾位美國宇航技術專家，他們在這本科普著作中提出：“在未來的數十年中，我們應當積極推動太空勘探和月球移民的行動（行星和衛星計劃），使人類成為未來的太空居民。”這不是小說家的幻想，而是科學家基於人類科學技術基礎的規劃。
500多年前，哥倫布發現新大陸，開辟了人類曆史的新紀元。今天，人類登陸月球的行動是否會又一次改寫人類曆史？我們拭目以待。
原書信息：
書名：《月球：資源，未來發展，以及移民》第二版
（The Moon: Resources, Future Development, and Settlement, 2nd Edition）
作者：David Schrunk, Burton Sharpe, Bonnie Cooper, and Madhu Thangavelu
出版：Springer Praxis
出版時間：2007
原文對照：The Moon:Resources, Future Development, and Settlement（Introduction）
引言
I.1太空時代
未來的太空時代，是指人類在太空中生存發展的時代。這個時代的前提，是人類對於無限的太空資源的科學認識和技術能力達到了相應的水平。當人類對於太空的科學技術水平發展一定程度時，就有能力從太空中獲得豐富的能源和物質材料，對太陽係進行深入全麵的勘探，並將在月球和更多的行星上設立定居點，屆時，人類將開始星際間的航行。受現有的“封閉的地球”觀念的限製，我們不得不為生存需求跟有限的地球資源之間的矛盾而擔憂，不得不致力於地球環境的維護。這種封閉的觀念將會被 “開放的太空”的宏偉願景所代替，人類未來將獲得無窮的資源，進入無限發展的境地。
在未來的幾十年當中，無人駕駛的宇宙飛船將登陸月球，並以“就地取材”的方式對月球資源的開發利用進行試驗（ISRU）。那時，將有一種機器人設施，能夠根據地球基站控製人員的指令尋找到適當的位置，用機器手攫取月球表麵風化層泥土材料樣本。經過一係列的製造程序，登月飛船攜帶的材料加工設備將利用月球泥土中的提取的材料製造出可正常運行的太陽能電池。這種“就地取材”的資源開發模式的試驗，哪怕隻要生產出1毫瓦的電力，它也將成為人類在太空領域發展的一個新的裏程碑。通過特定的設施，利用月球本身的能源、材料等資源生產出電力，並製造出新的工具，這一過程的實現將使人類不依賴於地球資源的太空“可持續發展”成為可能，並不斷獲得進展。於是，一個太空勘探和開發的熱潮將隨之到來，一個對全人類的利益有著有廣闊前景的太空時代將成為現實。
I.2 優勢與機遇
就太空時代的實現和人類在未來神奇世界的演進而言，月球將以其多方麵的獨特優勢成為太空發展基地的首選。這些優勢包括：離地球最近，資源豐富，特殊的重力環境，對太空危害的防護成本較小等。月球開發也將為諸多領域的發展帶來新的機遇——如科學研究、商業利用、教育、國際合作、太空生存模式研究和外層空間的探索等。
I.2.1 近地優勢
月亮所運行的軌道距離地球約為377,000公裏（234,,000英裏）。如此小的距離，意味著月球對於太空交通工具而言是最適合的地點，這是選擇月球建立永久太空基地的首要有利因素。地球到月球間的距離很小（以光速往返一次僅需三秒），完全可以在地球上對月球表麵的“半自主”機器人進行實時操作和遠程控製。由於“潮汐鎖定”的作用，月球總是以同一個側麵對著地球，這樣，設立在月球表麵的通信設施就可以與地球保持不間斷的直接聯係。月球所具有的這一優勢以及遠程控製的機器人設備的使用，為在月球快速搭建基礎通信設施提供了條件，也有利於協調全球範圍對月球勘探和開發的管理運作。在後繼的開發試驗中，由於月球到地球間距離很近，所以一旦發生意外，宇航員可以在三天之內返回地球。
I.2.2 資源開發
月球沒有大氣層，因而能充分接受陽光照射，有豐富的太陽能可供利用。利用自身物質材料建造的月球太陽能電站把日光轉換成電能，可以為整個月球的勘探開發提供所需的能源。太陽光也可以直接為太陽能烤箱、熱力發動機和熱力經營係統提供熱源。
月球上有豐富的原材料可以用於月球太空基站的建設和運營。月球的土壤（風化層）含有鐵、鋁、鈣、矽、鈦和氧等元素，此外還發現有大量較輕元素如碳、硫和氮等。據已獲得的月球地質資料，月球表麵風化層可以為月球開發基地的工業生產提供豐富的原料，用來生產電線、透鏡、太陽能電池和建築材料等。
I.2.3 重力條件
對於第一個外空間工業基地的開發而言，失重的太空環境是不得不考慮的一個因素。世界工業的技術是在地球重力條件下發展起來的，同樣的製造工藝，在月球重力（為地球重力的的1/6）環境下，比在近地軌道或其他外星空間的微重力環境下，畢竟要容易適應的多。舉例來說，輪式載重車輛和依賴重力實現材料剝離的技術，經過改進是可以在月球重力條件下使用的。
最初的月球“殖民”活動將通過遠程操縱和機器人技術以“無人駕駛”的方式實現。不過，其後不久人類將親自前往這塊新的領土，他們有能力解決複雜問題，也會適應新的生疏環境。正如我們所知，在軌道空間站的失重條件下，人體會有許多不良的生理反應，比如心髒失調和骨質減損。長時期在1/6重力條件下生存會有什麽樣的生理反應，目前我們尚且所知甚少。不過，在月球的重力環境下，人類還是可以像在地球上那樣用兩隻腳走動，這比在微重力條件下的空間站和其他近地物體上要更接近於在地球時的狀況，因而也更容易一些。
I.2.4 太空輻射
開放的太空環境對於生物係統和硬件設備的安全都存在著威脅。太空環境下的宇宙射線輻射強度，超過地球上人體承受極限的十倍以上。更嚴重的是太陽耀斑的輻射，如果不采取足夠的防護措施，大約一個小時到一天時間的耀斑輻射足以使任何生物喪命。同樣地，宇宙射線和太陽耀斑的輻射也會損害機電係統的功效。微小隕石對人和設備也有直接的威脅，而在地外空間條件下，陽光輻射產生的熱應力對於任何設備器材都將是嚴重的問題。在月球上，可以使解決這些問題的辦法變得很簡單——“轉入地下”。憑借在月球構建的地下設施，人和設備可以像在地球上一樣完全不受宇宙射線的危害。對宇航員而言，唯一需要考慮的是，來往於地球和月球的三天航行時間中，如何防備宇宙射線的威脅。
I.2.5 科研機遇
建立在月球上的開發基地，無論是對月球的研究還是對宇宙的探索，都是一個極好的平台。比如，就太空望遠鏡的操作而言，月球要比地球軌道或自由空間有極大的穩定性；月球的風化表層可以很好地保護儀器設備免受電離輻射、微小隕石以及高溫的損害；幹擾量度法這種高精密度的望遠鏡技術，可以捕獲到極高分辨率的圖像，並具有更長波長。相較於地球表麵，這些技術性能在月球能夠得到更充分的體現。月球與地球相背的一側，不會受到來自地球的任何電磁波幹擾，因此是在整個太陽係中使用電子天文望遠鏡最理想的地點，它也將為為探索外星人提供更好的條件。月球最終將成為一個綜合的天文觀察基地，它將極大地開拓人類關於宇宙的知識體係。月球也是一個研究星球地質史係統的極其豐富的信息寶庫，對山脈、裂穀、月球地表、熔岩管等進行的地質探測形成的係統知識將對人類開發月球作出長久的貢獻。
建立在月球上的科研/工業開發基地，以“就地取材”的模式開發月球資源，將成為研究與探索外層空間諸多技術項目的最佳站點，例如電磁推進技術、電力無線發送技術以及材料科學、農藝學、藥學和生命保障係統等領域的研究。這些研究成果將使地球上的人民受益，也會應用於太陽係中更遙遠的星球——比如對火星的探索。目前，對於未來的月球基地所需的技術或工具還很不成熟，亟待在現有的水平上加速發展和提高。隨著這些技術的成熟和發展，將在月球得到應用。從小規模的機械工具、通訊設備等技術儲備以及其他必需的設施這些在地球開發製造的技術儲備起步，月球開發所需技術的研究和開發將會在月球本身得到充分發展。一旦這些技術和發明在遠離地球的月球環境下發育成熟，毫無疑問，它們必將在外星空間得到普遍應用，包括小行星、行星、人造衛星以及整個太陽係，都將是這些技術的用武之地。
I.2.6 教育服務
建立在月球上的無線通信基站將成為覆蓋整個地球的直接和實時的通信網絡，並為世界各地的學生提供遠程教育服務。月球通信站也會直接跟地球的因特網連接，這樣世界各地的學生就可以全程跟蹤觀察月球開發和研究的實況。在某些情況下，學生將有可能參與月球科學研究和勘探開發，以及其他一些相關的活動。
I.2.7 商業投資
月球基地的開發計劃，將涉及到各個相關的部門，包括政府機構、大學、商業企業和非營利社團組織。在這些體係中，商業機構可能會提供最主要的投資。當前，太空通信的商業經營（如衛星通信）已經取得了穩定的成長，因此，在具有巨大商業前景的空間通信技術開發和經營中，目前民間投資已經超過政府投資。同樣地，未來月球基礎設施的開發項目也可能出現同樣的趨勢。
利用現有的當代經濟運行模式，政府可以整合月球開發的項目，引入風險戰略投資，由這些企業承擔諸如月球軌道交通之類的基礎設施工程（本書稍後將做進一步的討論）。 這其中的一個建設項目，將是利用月球表麵風化層的材料生產太陽能電池。這些由“月球電力公司”生產的電能不僅可供應月球市場的需求，而且當生產能力有足夠的成長以後，也可通過對地球市場銷售而獲利。基於月球的能源、礦產、製造、通信和運輸等產業的發展將形成獨立自主的“月球經濟”，這些產業所需資金將主要來源於商業投資。當人類在月球的定居條件成熟以後，月球與地球之間的旅遊以及相關的商業服務行業將發展壯大，因而形成兩個星球間的雙邊經濟。
I.2.8 地球收益
最初的月球基地建設將為地球居民提供諸多領域的商業機遇和就業機會，比如航天、機器人以及環境工程等。除了經濟上的收益以外，這些成就也將直接推動各項科學和技術學科的進步，從而使地球居民的生活品質得到提高。比如，未來月球太陽能生產係統可為地球的各個地區提供豐富的、低成本的、清潔的太陽能動力，提高人民的生活水平，這對於發展中國家尤其具有特別的意義。
月球是離地球最近的天體，從這裏開采的高品位礦物和原材料源源不斷地向地球供應，這將為提高生活水平奠定物質條件。這物質條件包括使用由月球提供的清潔能源來淡化海水，為世界幹旱地區輸送純淨的飲用水源（詳見第十章）。地外星球提供足夠的能源和原材料，有望顯著減少地球本身的礦物開采的依賴，減少化石燃料（這些燃料產生大量溫室氣體）和核燃料的使用。
I.2.9 國際合作
月球基地的建設與發展，將為國際間的合作和資源整合提供機會。月球的開發，如果按照過去的模式，由某些國家各自為陣地獨立行動，會造成不必要的浪費，而且會受到許多限製。事實上，最初的月球基地的建設，如果國際間能夠取得合作，將是最有效的途徑。而且，和平發展，造福於全球，這本來就是外空間開發的出發點。因此為了全世界人民的共同利益，各個國家盡可能地參與月球基地的開發，這是非常重要的。而且，在月球基地建設上的國際合作，從最初的規劃到項目的建設，以及後來的經營管理，這本身就會促進相關國家之間的和平交往。
I.2.10 未來生存
生存是所有生物物種固有的內在動機，人類也不例外。嚴重的問題是，自然界的災難事件，如劇烈的小行星碰撞或彗星襲擊，都可能摧毀整個的人類。盡管我們一直在為最大限度地減低天災人禍的威脅而進行不懈的努力，但是對不可預測的人類未來生存而言，最可靠的措施還是到地球之外開拓可持續發展的永久“領土”。人類進入太空領域，首先是為了謀求發展與進步，但是也有第二位的考慮，這就是為遙遠未來的人類生存著想：總的來說，人類的這些追求都是自然界中的健康力量。固然，人類不是完美無缺的物種，但是毫無疑問，人類文明發展的趨勢是積極的。舉例來說，全球的人權紀錄一直在不斷改善，而且有越來越多的國際機構在為環境保護作出貢獻。
我們不能排除宇宙間存在另一種智能生命的可能，但是迄今為止，就我們對外星智能生命所作的探索而言，依然可以假設人類是宇宙中唯一的文明。由此我們可以認為，人類向月球和太陽係其他目的地的移民，不僅是為了確保人類本身未來的生存，而且也是在把人類文明這支積極的力量推廣到更遙遠的宇宙空間。
I.2.11 太空探索
建立在月球的開發基地最終將能大量生產太空探索所需的各種硬件設施。當技術成果積累到一定程度，就可以大量生產具有特殊功能的小型人造衛星以及有人駕駛或無人駕駛的大型宇宙飛船的各種部件，包括計算機、攝影機、傳感器以及航天器刹車係統的防熱罩等。這些宇宙飛船通過電磁模塊操縱，可以從月球出發，飛往各個行星及其衛星和小行星帶。這樣一來，地球作為最主要空間探索基地的作用將被月球所取代。
屆時，將對近地天體進行勘探和礦產開采。特別是那些對地球和月球構成碰撞威脅的星體，可以通過操作，使其脫離危險的運行軌道，而這些星體上所蘊藏的水、氫氧化合物和金屬等將得到開采，然後提供給地球和月球。這種針對“行星和衛星”的空間探索能力將使人類更好地駕馭對地球的整體開發，更深入地對火星及其他行星及其衛星進行勘測。在月球基地之後的二十到三十年內，太空探索將繼續進展，也許會運載機器人到鄰近的星係去執行探測使命。
I.3 月球未來
對月球未來的開發前景，做出精確的預測是很難做到的。盡管如此，這種預測還是必不可少的，因為這些預測可以為規劃人員對可供選擇的行動方案的後果提供評價依據，包括是否采取這些方案，以及這些不同方案的效益和成本。在人類登展開月球行動的未來世紀，將會發生什麽？考慮到科學認識和技術水平的發展成長，以及這些科技成果在月球探索與開發中的應用，到公元2100年，人類對於行星和衛星的勘測和開發將會取得哪些成就？下麵是我們所作的一些預測：
? 到公元2100年，將有超過10萬人在月球居住，將出現一個獨立自主，自我管理的月球社會。將建成覆蓋整個月球的公共服務係統，包括電力供應、通信、地麵交通網絡等為全月球服務的基礎設施。
? 用月球表麵風化層材料製造的太陽能電池陣列的建設得到極大的普及，兆瓦級的太陽能電站星羅棋布。月球生產的電能不僅能滿足整個月球電網的需求，而且將大量向地球和太陽係內別的站點輸送。
? 這些複雜的基礎設施以及整個月球製造業將采用月球風化層中的材料資源，以及在太空衍生的材料，再加上大量供應的太陽能電力，這將生產出月球經濟所需的各類產品，如電腦、機器人、建築材料和通信設備等。
? 由於具備最理想的天文觀察條件，月球將建設成太陽係最重要的天文觀察平台。數以千計的望遠鏡將從月球對天體目標進行不間斷的觀察，在各個不同電磁波譜上取得高分辨率的觀察結果。設置在月球的巨大的光學幹涉法望遠鏡陣列，將探測太陽係周圍其他星球，而且對它們的環境特征和是否具備生存條件進行分析。這些成果將為人類在外空星際間的遷徙奠定基礎，這種遷徙常常被稱之為：“大遷徙”。
? 測繪人員和機器人屆時將測繪出詳盡的月球地質地貌圖。人類將完成環繞月球赤道的航天飛行，並將攀登月球上最高的山峰。每一座山峰、月穀和每一處溶岩管將得到勘測。在月球朝著地球和背離地球的兩側都出現了大城市，並出現大量的旅遊產業。依托於環繞月球的鐵路網，從月球任何一處到另外任何一處的交通運輸可以在24小時內直達。
? 月球將取代地球成為最重要的航天基地。人造衛星、火箭和配備了電視攝影器材和科學儀器的可移動遙控裝置將由月球生產並投入運行，飛向太陽係中各個需要考察的目標。機器人將被派往太陽係各個天體的目標地點去進行勘探，這些機器人也許會包括水下機器人（現在僅是猜測），前往木星的衛星——歐羅巴（即木衛二），探測那裏的海洋。一支太陽能宇宙航行船隊將往來於太陽係的各個星球之間，執行商業和科學考察方麵的任務。
? 將通過設在月球的天文望遠鏡和由月球發射的宇宙飛船，對數以千計的近地目標星體（小行星和彗星）進行分析研究。一旦發現某個星體構成與地球或月球碰撞的威脅，月球製造的宇宙火箭即使其改變軌道以解除威脅。而一些靠近地球和月球的小行星和彗星將成為寶貴的礦藏。他們可以為地球和月球提供幾乎無限豐富的原料，包括碳氫化合物、水以及金屬元素，如鈷、鈀、鉑、鎳和鉻等。
? 由月球製造的太陽能人造衛星將被安置在許多行星及其衛星的軌道上，成為這些星球的觀察站，並以太陽光為能源連續不斷地工作。月球也將向水星、火星等別的星球提供自己生產的的儀器和設備，這些設備將用來對這些星球進行全麵的勘察和開發。然後，一個獨立自主的移居火星的自治社會將參照之前的月球社會的經驗模式建立起來。一個活躍的星際間的經濟社會在地球、月球和火星之間形成。
? 使用月球生產的天文望遠鏡，在太陽係更遙遠的地點建立起了天文台，它們將提供反應宇宙間諸多天體麵貌的高分辨率圖像。
地球將是月球開發的充分受益者，無論在技術開發還是在科學研究方麵都是如此。地球將不再依賴於化石燃料。社會和技術的進步是人類發展的必由之路，否則就不可能全麵改善地球居民的生活質量。
I.4 月球的召喚
尋找安居樂業的家園，是人類特有的美好願望。在科學技術成為認識世界的有效手段的時代，如果對物質世界的認識停留在無知的狀態，這是完全違反人類的自然本性的。因此，在未來的數十年中，我們應當積極推動太空勘探和月球移民的行動（行星和衛星計劃），使人類成為未來的太空居民。太空時代終將成到來，它將給全人類帶來美好的未來。
