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宇航员|人类月球日｜月球遗产如何保护？

一名登月的“宇航员”为了拍摄登月飞船上打出的横幅 ， 不慎踩到了阿姆斯特朗留在月球表面的第一个脚印 。 “人类在太空中的第一个脚印”这个月球遗产 ， 就这么被破坏了 。 这个让人捧腹不禁的场景 ， 出自某手机品牌的宣传广告 。
宇航员|人类月球日｜月球遗产如何保护？
△（宇航员：我在月球上摊上事儿了！截图自https://www.bilibili.com/video/av35593926）
实际上 ， 在现实中 ， 这个风险还真存在 。 随着人类航天技术的不断进步 ， 人类重返月球并对月球进行更全面、更深入的探测将在不久之后成为现实：我国的嫦娥四号已经实现人类在月球背面的首次着陆探测 ， 而NASA计划中的深空门户空间站将在环绕月球的轨道上搭建起一个登陆月球的前进基地 ， 并由此持续的向月球表面释放探测器 ， 对月球进行系统性的探测 。
为了防止今后越来越频繁的探测破坏月球上的人类历史和科学遗产 ， NASA已经给出了相应的建议报告 。
下降/着陆边界：避免飞船破坏遗产
月球上 ， 人类的遗产还真不少 。
1959年苏联的月球-2号受控撞击月球 ， 第一次在月球表面上留下了人造物体 。 上世纪六七十年代开展的阿波罗登月计划 ， 更在月球表面留下了大量各类用途的人造物体 。 这其中 ， 有土星五号火箭S-IVB上面级、登月舱、月球车等完成了任务的航天器 ， 还有为纪念殉职宇航员而创作的“倒下的宇航员”（The Fallen Astronauts）雕塑、美国国旗、宇航员勋章等具有精神价值的物品 。
为了保护这些月球遗产不被未来的航天活动所破坏 ， NASA为这些人造物体制定了两个“保护区”范围：下降/着陆边界和人为活动边界 。
下降/着陆边界是为了保护飞船“文物”免受飞行中的航天器所产生的效应所划定的 。 NASA建议 ， 无论是航天器下降接近月球表面的轨迹 ， 还是航天器低空飞掠的轨迹 ， 均应处于以月球遗产为中心、半径为两公里的圆形范围之外 。
通过理论计算和阿波罗登月任务时的实际观测 ， 科学家们确信飞船发动机向月球表面喷出的高速燃气可以将大部分月球表面的月壤和沙砾吹拂到300米/秒-2000米/秒的速度 ， 重量最小的月壤尘埃甚至可以被吹拂到2.37km/s以上 ， 超越了月球逃逸速度而进入环绕太阳的轨道 。 如果飞船着陆或飞掠月球表面时距离某一月球遗产的距离太近 ， 这些月壤和砂砾就有可能击打到这些月球遗产从而造成伤害 。 例如 ， 阿波罗12号的着陆点距离先前着陆的测量员3号无人探测器的距离为155米 。 当阿波罗12号着陆时 ， 发动机喷流扬起的沙砾打在了测量员3号的表面 ， 造成了轻微的伤害 。 好在测量员3号所处的位置刚好位于一个撞击坑当中 ， 其地理高程比阿波罗12号着陆点低4.3米 ， 因此它实际上幸运的躲开了大部分沙砾的袭击 。 随后的分析表明 ， 如果探测员3号的地理高程与阿波罗12号一致 ， 其受到的打击程度将高出几个量级 ， 很有可能造成探测器损坏等更严重的后果 。
宇航员|人类月球日｜月球遗产如何保护？
△（在测量员3号探测器附近执行取样任务的阿波罗12号宇航员皮特·康拉德 。 从图片中不难看出位于远处的阿波罗12号飞船登月舱的地理高程要高于测量员3号 。 图片来源：NASA）
随着距离的增加 ， 发动机吹起的沙砾所造成的伤害效应将会逐渐减弱 。 然而 ， 如果保护范围划的太大 ， 将会对今后的探测活动带来不小的限制 。 好在月球较小的半径为这个矛盾的解决提供了可能 。 计算表明 ， 虽然发动机吹起的沙砾可以飞至距离飞船1.8公里的地方 ， 但由于月球表面的曲率效应 ， 大部分沙砾在此处已经距离月球表面较远 ， 可以从月球遗产的上方飞过 。 将下降/着陆边界扩大到2公里 ， 可以进一步应对飞船失控下坠等风险 。
人为活动边界：避免宇航员打卡闯祸
如果一艘登月飞船在距离月球遗产2公里以外的位置降落到月球表面 ， 冒失的宇航员仍然可能通过种种方式来到遗产附近“打卡” ， 有可能酿成手机广告中不小心踩到阿姆斯特朗脚印的悲剧 。
在整个阿波罗计划中 ， 有两个任务具有特别的意义：一个当然是人类首次登月的阿波罗11号任务 ， 标志着登月时代的开始 。 另一个则是阿波罗17号任务 ， 标志着探月热潮的偃旗息鼓 。
为了使这两个标志性事件的遗产得以永久保留 ， NASA为他们划定了人为活动边界：宇航员和月球车等人造物体 ， 不要进入仍留在月球上的阿波罗11号飞船下降段周围50米的范围内 。 对于阿波罗17号 ， 由于月球车增大了宇航员的活动范围 ， 这一距离被增大到了225米 。
宇航员|人类月球日｜月球遗产如何保护？
△（阿波罗11号登月舱下降段上的纪念牌 ， 上书：“公元1969年7月 ， 来自行星地球上的人踏足月球 ， 我们为全人类的和平而来” 。 这块纪念牌至今和阿波罗11号登月舱下降段一起留在月球上. 图片来源NASA）


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