20年后,前往月球旅店!
2019/10/20 7:00:00 科学大院

     编者按:

     未来人类的长途旅行,说不定会是去月球。既然如此,那么去月球旅行得花多少钱?带多重的包裹?我们又如何和地球上的亲戚朋友联络?月球旅店会建在哪儿?

     对于这些问题,也许科幻小说家会给你提供一些思路。在航天科学家撰写的科幻小说中,书中提到的技术细节,其实都距离我们并不遥远,有些甚至就是当下正在设计和论证的工程方案。

     说不定再过几年,我们就真的可以期待,赴一场月球旅行之约~

    

     肖凌宇他们就被引导着再次穿上舱内宇航服,并依次进入了月球载人舱,每个人的座位号和来时一样。从内部设置看,这个月球载人舱与从地面起飞时的载人舱没什么区别,乘员也是分坐在两层,驾驶员依旧坐在上层。经过一次轻微的振动和加速之后,载人舱离开了中转站,预计2小时内就可以着陆月面了。透过侧面的小舷窗,肖凌宇看到月球的环形山从眼前快速地飞过,她依此判断现在距离月面很近,看到的月面一会儿一片漆黑,一会儿又在明亮的阳光照射下。有趣的是,虽然在逐渐地下降,可以听到耳机里传来的驾驶员的声音,以及和月面着陆场的通话声,但是从舷窗往外看到的月面景色却是一样的:大的环形山中间部分变成平原,又出现了很多小的环形山,看不出有高度的不同,感觉景色是一样的

     渐渐地,肖凌宇感觉到了向下的重力加速度,载人舱在减速,在垂直往下降。

     自动化的控制技术,已经可以将着陆点精确到米,精准程度远远高于在地面上着陆。这是因为月球上没有大气,而且对其重力场的测量已经越来越准确了。

     透过侧面舷窗,肖凌宇可以看到载人舱逐渐降落到了一个圆形的容器中,最后只能看到火光,没有看到有月尘扬起。很快,载人舱轻轻振动了一下,随后停稳,一切都安静了下来。这个圆形的起飞、着陆场直径大约为10米,完全可以确保载人舱精准地降落其中,它的设计可以最大限度地隔绝月尘对旅客的影响。安全着陆后,装置顶部的一个密封盖随即盖上,使得整个装置变成一个气闸舱。按地球大气成分合成的大气将很快充满其中,确保乘员出舱时,能够处于地球大气环境中。

     这时,耳机中传来驾驶员的声音:“欢迎第3130批月球旅行团来到月球雨海旅店,请大家打开面罩,依次出舱。”

    

     尽管对于这个画面,肖凌宇已经在脑海中想象了无数次,但是当这一刻真的到来时,肖凌宇还是控制不住激动的心情。爸爸为之奋斗了多年的工程,他却没有机会来到这里,现在自己代表他终于来到了月球雨海旅店。

     “爸爸,你的愿望实现了。”肖凌宇把右手放在胸口,在其他人先后出舱的片刻,心里默默地念着。

     这次打开的不是对接舱口,而是侧面舱门,同在地球上起飞前进来的时候一样,可以走出去。但是可以明显感觉身体轻飘飘的,稍稍用力,就能跳起来。肖凌宇按照驾驶员的指示,每走一步都紧紧地抓住旁边的把手。

     舱外的圆筒内灯光明亮。驾驶员引导大家,走进边上的一个门,打开后,就进入了一个长长的通道,这里仍然灯光明亮,高度较高,可能是担心刚到此地的人不适应,会弹跳起来碰到头。通道两侧放满了各种与月球相关的艺术品、照片等,其中有一些是来过酒店的名人照片。

     肖凌宇可以认出几个人,其中还有某国元首的照片,显然是退休后来过这里。

     走了大约500米远,这个距离也许是酒店和起飞、着陆场的安全距离,他们来到了月球雨海旅店的前台。这里有5个人刚刚办理完退房手续,主要是核对一下他们在房间中消费过的饮料和食品。

     一定是天价,肖凌宇想。

     大家都没有携带大件行李,与肖凌宇他们一样,每个人只随身带了一个小包,重量不超过2千克,主要是内衣和洗漱用品,其他物品都由旅店提供。

     “ByeBye!Enjoy your time(再见,希望你们在此度过美好的时光)!”前面的那个团办理完退房手续后,一个外国人用英语向肖凌宇他们告别。他们走后,就轮到肖凌宇一行人办理入住手续了。

    

     “你好!肖女士,欢迎来到月球雨海旅店。您是我们旅店的特殊客人,我们为您安排了这里最好的房间,您可以24小时尽情地回望地球,借助房间里的望远镜,您还可以看到长城呢!”前台的服务员显然知道肖凌宇的身份,因而格外关照她。

     “谢谢你们啦!”肖凌宇伸手接过了房卡,按照指示方向来到自己的房间。

     月球雨海旅店共有120个房间,分布在10个通道内,每个通道有12个房间,都在朝向地球的那一侧,分大床房和标准间两种房型。旅店安排给肖凌宇的是一间大床房,里面的设施和地球上的普通酒店基本一样,也有一个独立的卫生间。

     一进入房间,肖凌宇就看到一个大大的落地窗,现在正好是月夜期间,窗外迎面就是硕大的地球,比从地球上看月球要大将近4倍。这时正临“满地”时间,对应地球上的满月,整个地球是一个完整的圆形,反射到月面的日光很强,所以虽然此时是夜间,但月面上并不是很黑暗。

    

     眼前的这个景色,彻底震撼到了肖凌宇,她站在落地窗前一动不动。此刻,她突然明白了在地球中转站时,那个认出她的人,也就是把3130团的票让给她的人对她说的话。只有肖凌宇所在的这个团的时间是最好的,可以看到“满地”的景色,而且只有这两天。

     这时的地球正好是北美洲的正午,墨西哥湾依稀可见。

     在大西洋上,好像有一个气旋正在形成。

     南美洲几乎晴朗无云,安第斯山脉的走向非常清晰,智利、阿根廷的南部深深地向下进入南极方向,逐渐消失。

     北美洲则是大部分被云覆盖,其中,美国西南部有晴天的区域,黄色的土地、沙漠的颜色非常鲜艳。

     由于正值夏季,甚至都可以看到北极地带的冰雪层,闪闪发亮。

     太平洋沿岸也基本无云,温哥华到西雅图一带的海岸非常清晰。

     地球的左边边缘处,似乎夏威夷正在进入视野中。

     肖凌宇挨着床边坐了下来。太美了!她发自内心地再次感慨道。这也许就是爸爸一直想要看到的景色吧!心怀这样一种理想和情怀,任何困难应该都是可以克服的。肖凌宇在心里再次为爸爸默默地祝福着。

    

     肖凌宇的爸爸肖家远是一位爸爸是一名航天科学家。肖凌宇从小就知道爸爸的工作很神秘,尽管她很想了解一些相关情况,但是问爸爸也问不出什么来。直到爸爸快退休的时候,有一次,爸爸对妈妈说:“我终于可以做一些可以自主决定的事儿了。”

     肖家远口中的所谓“自主决定的事”便是实现月球旅游。但将航天领域引入商业轨道并不是一件容易的事,必然伴随着很多问题的出现。

     比如,如果要建月球旅店,建在哪里最合适?这是肖家远考虑的一个重要问题。当然是建在月球朝向地球的这一面,而不是背面。但是,建在南纬还是北纬呢?经度居中,也就是建在经度零度左右,还是偏东或偏西一点儿?

     在征服新大陆的过程中,人类都力争抢占最好的地点,包括土地肥沃;资源丰富;气候适中,不太热也不太冷;雨水充沛;交通方便,如河流、入海口等地。那么,月球上的最佳位置在哪里呢?“我们公司如果是第一个在月球上建设旅店的,就要选择最好的地方。”肖家远这样想。

     为此,肖家远列出了一个清单,这里有几个需要优先考虑的因素。第一,着陆方便,也就是月海处最好,平坦;第二,便于建设和游客出行,也就是便于机器人和月球车行走,因此也是月海处最好,平坦;第三,便于提取能源,也就是当地的月壤中氧化物要丰富,并含有其他各种稀有元素,有利于建设材料就地利用和提取燃料,还是月海好,这里月壤厚度很深;第四,便于观景,最主要的是便于观看地球,那么就不能纬度太低,否则地球在中天,必须仰着头看,太累了。因为从月球上看地球,地球在空中的位置是不变的,不像在地球上看月球,有月升和月落。如果地球位于高仰角的位置,游客总是要仰着头看,太累了。因此,应该是中纬度地区,地球的仰角最好在地平线,应该叫月平线上30~40度高度上;第五,北纬地区,这样,人看到的地球,符合我们地球人看地图的习惯,上北下南;第六,附近20~30千米内就有比较高的山脉,也是为了观景,使得月面上的游客和旅店建筑在近景、山脉在中景、地球在远景,构成富有特色和魅力的景色。

     还有一个特别需要考虑的问题,就是宇宙线和太阳爆发时的辐射防护问题。根据这些年人类对太阳活动的认识,在月球运行的轨道上的高能量粒子与地球磁层外的辐射通量一致,人类在一般防护下是可以接受的。在太阳活动峰年时其通量会增加,特别是在太阳爆发时,通量会上千倍地增加。因此,选址时最好能够找到自然防护的屏障。这时,肖家远想起来,前几年有人开展过寻找月球地下涵洞的工作,这些涵洞是在月球早期火山岩浆流动后形成的。他找来了相关的雷达观测数据,最后发现了一处涵洞就在北纬40度、西经7度附近的雨海东面。如果将旅店建在涵洞上面,就可以将涵洞作为庇护所,当发生太阳辐射的大爆发时,从地球上的空间天气预报中心获得信息,旅客和工作人员就可以提前进入涵洞寻求庇护。在发生流星雨的时候,也可以将涵洞作为庇护所。为此,肖家远从中国科学院要来了雨海附近的2米分辨率的遥感图,仔细研究了涵洞周围的环境。最后,他选择了涵洞附近的一个地方,其东南方向二十几千米处就有山脉,景色优美。中国的“嫦娥三号”就在附近的虹湾着陆过,这里也有非常丰富的月壤数据,可以进行燃料提取。人类的第一个月球旅店,就叫月球雨海旅店吧!

    

     “不能放弃月夜!”肖家远坚定地说道。

     在月球旅游开发公司总部的会议室,正在热火朝天进行的是关于工程二期的方案讨论。这时的肖家远已经70岁高龄,身份仍然是公司的总设计师,也叫CTO。

     月球旅店即将开业了,但是经过运行部门的核算,单张票价仍然在500万美元,居高不下,主要原因有两个。

     第一,中转站的接待能力有限,最短的间隔时间是6小时,每天最多接待4个团20人。6天滚动起来可以接待120人,但是只有40人可以住在月面上,另外80人则分布在奔月和返程的路上。由于票价仍然在500万美元,即使是这个客流量,估计也不能达到。

     第二,月夜期间,因能源问题,必须将大部分人员撤回,关门停业,因此整个系统的利用率将下降。只能让旅客在月球中转站暂时停留2小时,然后就返回地球。因此,预计票价将不得不降低到300万美元一张。

     因此,在讨论工程二期方案时,主要目标就是如何提升月球旅店的利用率和盈利,进一步降低票价,扩大市场规模。而其中最重要的是设法使旅店在月夜也可以营业,技术上面临的主要困难是如何解决能源问题。

     讨论中涉及两个能源方案,一个方案是利用核能,小型核电站技术已经接近突破,再过3~5年就可以送到月球上去。尽管技术比较成熟了,但是如何确保安全仍然是问题所在,因而大多数游客和国家都无法接受这个方案。另一个方案是利用轨道太阳能发电,再无线传输到月球旅馆。在地球上,这个方案曾经作为一个清洁能源方案论证过很多年,但是如何传输到地面的技术一直没有解决,主要是大气、电离层的问题。航空航道如果经过传输通路,将会被大功率微波干扰。而在月球上没有大气,应该可以使用这个方案。问题是用于接收微波能量传输的天线成本较高,要想使电站的空间部分长时间被阳光照射,轨道就需要设计得比较高,这样传输距离就比较远,微波传输波束在月面的照射面积也比较大,为保证安全,还不能照射到旅客居住的区域,因此,需要在距离旅店较远处建设大面积的接收阵列,再把电能传输到旅店。

     第一个方案的安全性不够,第二个方案的经济可行性不够,因此,在讨论会上,很多人都主张放弃月夜,宁愿在有限的月日那14天的经营上想办法。

     肖家远这时再次发言了。

     “不能放弃月夜,不仅仅是因为经济上的考虑,还因为旅客体验上的考虑。”肖家远继续讲道。

     “什么体验?难道黑夜里大家更愿意去月面旅游吗?”有人如此质疑道。

     “大家想一下,月夜时,地、月、日的关系是怎样的?特别是14天月夜的中间那两天,月球正好运行到地球和太阳中间,这时在月球上看到的地球将是‘满地’,哦,就是我们在地面称作‘满月’的那两天,暂且称作全顺光侧吧!在这几天里,游客将看到最美丽的地球。24小时中,他就可以看到全世界的任何一个地方,特别是看到自己的国家,自己的小家。这个体验只有在月夜才能获得,不是吗?”

    

     肖家远稍稍停顿了一下,拿起杯子,喝了一口水,又接着说:“想想看,无论是阿波罗宇航员,还是其他国家的着陆器从月球上拍到的地球的照片,为什么都是半个地球被太阳照亮呢?就是因为在月球的白天,月球的位置只能处于地球的一侧,甚至地球的被阳面一侧,或叫全逆光侧。”

     肖家远干脆站了起来,在会议室的白板上画了一个示意图,包括太阳、地球,以及围绕地球的一个圆圈,代表月球的轨道。然后,他把月球标注在几个不同的位置上,分别是月日、月晨侧、月夜侧和月昏侧,还特别注明了哪里是全顺光侧和全逆光侧。这两个点就在日地连线上,一个在地球和太阳中间,另一个在地球远离太阳的另一侧。

     这一下,大家就都明白了。

     “将我们的旅店建在面向地球这一侧的雨海边上,不但是为了方便和地球通信联系,更是为了让游客观赏地球。而失去了月夜,也就失去了观赏地球最佳的那几天。”肖家远说完这番话后,回到椅子上坐了下来。

     “可是成本的问题怎么解决?我们可以提高观赏最好的景色这几天的票价吗?”一个市场方面的专家似乎找到了好办法。

     “首先还是应该从技术上想办法。”肖家远深思片刻后说。

     “我们可以想一想,在地面上为什么用微波作为传输频率?困难是什么?当时选择微波的技术方案,主要是为了穿透云层的阻隔。而在月球上,没有云,为什么不能直接用光呢?就是直接从轨道上把太阳光反射到月球旅店在月日时用来发电的太阳能帆板上。即使阳光照射到旅店生活区域,也没关系,反而增加了照明的亮度。”肖家远再次走到了白板前,他将刚才的草图擦掉,重新画了一个月球,还在月球上标出了月夜的阴影,然后他画了一个大椭圆轨道,其远月点距离月球较远。

     “你们看,如果我们把轨道提升到3000千米,就可以在99%以上的时间内获得阳光的直接照射,这是我昨天从轨道工程师那里拿到的数据,我们再把它反射到处于月夜的月球旅店这里。”肖家远接着在月球阴影区画了一个小圆点儿。

     “当然,月球轨道上的太空电站实际上也就是一个可控的反射板,在轨道上运行,并能够连续给月球旅店提供照射,每天都可以提供5~6小时的照射时间。当然,我们还需要加大一些太阳能帆板的面积,并增加一些蓄电池。”他继续说道。

     “但是,这比采用微波传输的方案要经济得多。”肖家远讲完了,显然他是有备而来的。

     “很好,我们应该根据肖总的意见再进一步论证,请各部门都在这个基础上做一个新的方案出来。”说话的是月球旅游开发公司的董事长林浩明,他曾经是肖家远单位的一把手,后来调到国家航天局任副局长,退休后接受了投资公司的邀请,来此担任董事长。

     “今天的论证会到此结束,散会。”林浩明宣布散会。

     “你真的有把握吗?”林浩明一把将肖家远拉住,迫不及待地问道。

     “基本有把握,至于大反射镜的姿态问题,我还没有得到最后的确认数据。但是,凭我的经验判断,应该是可以解决的,所以我才抛出了这个方案。”肖家远与林浩明面对面地站在会议桌面前,坚定地对林浩明说了这番话。

     “好吧,如果这个问题解决了,我相信我们的月球旅店一定能够成功的。”林浩明对肖家远的技术能力还是非常有信心的。两人紧紧地握了一下手后,便离开了会议室。

     (本文图片均来自书中插图)

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     截止到10月23日中午12点,留言点赞前5名的幸运读者们,大院er将为你送上这本硬科幻小说:《月球旅店》。本期文章正是节选自本书(本文对原书内容做了少量编辑)。

    

     《月球旅店》是一部由航天科学家构思和创作的硬核科幻作品。该书中展现了月球旅游的详细过程,可以说是一部现实版的月球载人飞行工程手册。著名科幻作家、雨果奖最佳长篇小说获得者刘慈欣这样评价道:这是一部由航天科学家创作的硬核科幻作品,绚丽的科幻想象建立在真实严谨的技术细节上,展示了科幻小说最本原的魅力。坚硬而纯净展现出科技优美的诗意,充满了对太空开拓的深沉的情怀。著名科普作家中科院物理所研究员曹则贤所说,实干家的浪漫主义、空间科学家的专业知识、圣-埃克苏佩里式的温馨情怀,成就了一支风格清新的月亮畅想曲。

    

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