我们的征途是星辰大海。

——田中芳樹《 银河英雄传说 》

我们为什么研究月球

1609年，托马斯？哈里奥特（Thomas Harriot）成为使用望远镜观测天空并绘制月球的第一人，随后他完成了首张月球地图的绘制。

从 1969 年到 1972 年，作为美国宇航局阿波罗计划的一部分，12 名宇航员在月球上行走。从那以后，人类就再也没有再去过，月球仍然是我们去过的除了地球之外唯一的世界。月球缺乏类似地球的大气层，没有风或水可以抹去阿波罗宇航员的足迹。从轨道上仍然可以看到他们走过的道路  ——人类最伟大成就之一的永久纪念碑。

图1 NASA发布的美国“阿波罗计划”宇航员登月照片。

月球缺乏空气和缺乏板块构造，使其成为地质时间胶囊。表面有陨石、熔岩流和晚期猛烈轰击的痕迹，这是大约 40 亿年前内太阳系遭到小行星和彗星撞击的事件。我们知道此后不久地球上出现了生命，因此了解太阳系历史这段时期发生的事情是我们起源故事的关键部分。

此外，科学家们使用月球作为年龄参考来确定火星、水星和太阳系卫星等世界上其他人的年龄或年轻程度。与地球和金星不同，月球缺乏构造活动，因此其内部结构自形成以来就保存完好。这让科学家有机会了解行星内部是如何形成的。在月球两极的永久阴影陨石坑中隐藏着水冰。研究冰可以帮助我们了解我们自己星球的水是从哪里来的。冰也是未来人类探险者的潜在资源：它可以被用于呼吸空气、饮用水和火箭推进剂。

月球与地球的距离使其成为许多人类太空飞行野心的自然焦点，包括美国宇航局的阿尔忒弥斯计划，该计划旨在于 2025 年将人类降落在南极。它也是了解太空辐射和微陨石轰击如何影响宇航员生活的重要先驱长时间在深空，例如执行火星任务。将宇航员送上月球可以帮助我们开发和证明深空探索（包括火星任务）所需技术的可行性。

我们如何研究月球

从 1969 年到 1972 年，六次阿波罗任务将 12 人送上月球表面。宇航员总共将382 公斤（842 磅）的月球土壤、岩石和岩心样本返回地球。苏联从 1970 年到 1976 年使用了三个机器人样本任务，将大约300 克材料返回地球。

图2 “阿波罗”15号带回地球的一块月球岩石（NASA约翰逊航天中心）

拼凑月球复杂历史的最佳方法之一是将月球样本带回地球。精确确定月球岩石年龄所需的仪器仍然太大且太耗电，无法在航天器上使用。阿波罗和月球任务返回地球的样本给我们带来了许多月球历史的知识。但它们都来自月球的近侧，航天器可以直接与地球通信，位于月球赤道附近的地方以及地形适合安全着陆的地方。为了继续拼凑月球的复杂历史，我们需要来自新位置的样本。

中国已成功在月球上登陆了三架航天器，2013 年是嫦娥三号，2019 年嫦娥四号和2020的嫦娥五号。中国是本世纪唯一一个在月球上成功登陆飞行器的国家，之前以色列和印度都失败了。美国科学家将前往南极艾特肯盆地的样本返回任务列为行星探索的首要任务。我们知道这个由月球背面的巨大撞击形成的盆地是月球最古老的盆地，但我们不知道确切的年龄。嫦娥四号是人类第一颗软着陆月球背面的探测器，于 2019年在南极艾肯盆地顶部的一个陨石坑中着陆。而前往月球背面的任务需要一颗通信中继卫星。2020 年底，中国的嫦娥五号飞船降落在月球上一个更年轻、未被探索的区域——月球风暴洋北部吕姆克山。它收集了大约 1.7 公斤（3.75 磅）的样本并将它们带回地球。

图3 嫦娥四号任务

图3 嫦娥五号着陆器

月球科学家的另一个关注点是月球两极的水冰：它是如何到达那里的，它与地球的水有什么关系？印度的月船二号轨道器于 2019 年发射，进行月球测绘和测量冰层。美国宇航局计划在 2023 年向月球发射 VIPER 漫游车，它将冒险进入月球的永久阴影区域并近距离研究冰层。VIPER 是 NASA 商业月球有效载荷服务 (CLPS) 计划的一部分，该计划将从 2022 年开始定期执行着陆任务。

阿尔忒弥斯计划

阿尔忒弥斯是阿波罗的孪生姐妹，希腊神话中的月亮女神。现在，她将我们的登月之路拟人化为 NASA 努力将宇航员送回月球表面以及新一波科学有效载荷和技术演示的名称。当他们着陆时，美国宇航员将踏上人类从未踏足过的地方：月球的南极。作为将人类送往火星的长期计划的一部分，美国宇航局的阿尔忒弥斯计划旨在 2025 年让宇航员在月球南极附近着陆。与阿波罗计划一样，阿尔忒弥斯有望提供新的科学机会，包括月球样本返回。

美国宇航局强大的新火箭太空发射系统将从佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心发射，它将把宇航员乘坐猎户座宇宙飞船从地球送入月球轨道近 25 万英里。宇航员将在门户停靠猎户座， 然后转移到人类着陆系统，进行月球表面的探险。他们将返回轨道前哨再次登上猎户座，然后安全返回地球。 

自 2004 年以来，美国宇航局一直试图改变这种状况，当时时任总统乔治·W·布什宣布了太空探索愿景，这是一项将人类送回月球的倡议并最终登陆火星。从那时起，美国宇航局的深空工作有多个名称：星座（2004-2010，以月球表面和火星为目标）、火星之旅（2015 -2018，以地月空间、小行星和火星为目标）和月球到火星（2018 目前，目标是月球表面和火星）。

Artemis 旨在让人类在 2025 年之前迅速登上月球，然后将火星作为人类太空飞行的长期目标。初步的短期计划包括使用商业火箭和美国宇航局的太空发射系统、猎户座乘员舱和商业登月系统。月球轨道上的一个名为网关的小型空间站将服务于未来的表面任务。