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太空:环境灾害的最后一片净土?

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一些国会议员希望在月球上建设一座国家公园。

阿波罗登月遗产法是上周在众议院提交的一项法案,它将在阿波罗11号到17号宇航员降落并行走过的月球表面建立历史保护区。这座公园将包括所有留在月球上的人造物和脚印,并且在一年之内,这个地方将被提交到联合国教科文组织,成为一项世界遗产。

这是有史以来第一项表达出保留和保护地球疆域之外的东西这种目标的立法提案。正因为如此,它可以被视为在太空环保主义这个新兴领域迈出的第一步。

太空可能看起来像一笔尚未被开发的巨大资源,一个新的可以实践征服和殖民梦想的“新世界”。但是,月亮、行星和我们太阳系中的其他星体是质朴美丽的处女地。

几乎人人都知道尼尔·阿姆斯特朗标志性的“一小步”名言。但很少有人记得第二位踏上月球的人----巴兹·奥尔德林在走出登月舱时那生涩的第一句话。

“漂亮,漂亮。壮丽的荒原,”他用无线电传回任务控制中心的是这句话。

在开拓这片荒原之前,或许我们应该扪心自问:那里有什么是值得保护的?

大多数人都已经知道,紧紧围绕着我们这个世界的地方----低地球轨道----已经满是太空垃圾。也许有一天,轨道碎片同样会围绕月球或者火星。对其他世界不受限制的开采可能会使它们的自然美景黯淡无光,并引发冲突。可能某一天,我们不得不抉择是否应该把自己最佳的候选殖民地之一----火星----地球化,是否应该以灭绝火星原生生物(如果可能存在)的风险为代价,把它变成一颗更像我们自己家园的星球。

太空历来属于政府的管辖范围,政府对于太阳系的探索一直是艰难而缓慢的。商业界目前正试图加速探索的进程,其手段包括私人太空游、私人空间站、月球基地和火星殖民地计划,还包括在月球和近地小行星上开展工业采矿作业。

通过利用太空资源,公司将有可能获得巨大的回报,甚至可能有助于减少地球上的污染。但随着私人企业移向天际,他们发现,太空中的资源同地球上的一样,有自己的局限性。随着太空探索步伐的加快,我们用于反思自己要在太空中担当哪种责任的时间就更少了。

在对我们自己这颗星球的保护上,人类做得实在不怎么样。在地球上,很多时候我们对于自己造成的环境危害后知后觉。或许太空给了我们第二次机会,一次展示出我们所知比以前更多的机会。

现在是时候反思一下了。

太空垃圾及其衍生物

乍一看,太空环保主义的想法可能会显得有点古怪。毕竟,所谓保护我们这个星球,主要是想保护有生命的东西,比如森林或鱼群。在太空中(至少据我们所知)没有生命,那里有什么可以保护的吗?

然而,想想太空中我们曾经去过的第一个地方----地球周围的轨道,想想那里目前堆满了成吨的飞行垃圾。

2009年,美国通信卫星“铱33”遭受了一次出乎意料的轨道刮蹭,它撞上了一颗报废的俄罗斯通信卫星“宇宙2251”。两者发生碰撞时的速度超过42000公里,这几乎是喷气式飞机巡航速度的50倍。碰撞产生了上千片细小的残骸,其中许多残骸至今仍在四处飘荡。

事实上,地球周围的空间已经成了垃圾堆。

这一碰撞事件引发了国际社会对于这一事实的关注。有超过30万块大于1厘米的垃圾在我们的星球周围环绕,其中包括旧的卫星碎片、用过的各级火箭推进器、油漆颗粒、螺母螺栓,还有宇航员丢弃的手套、铲子、照相机和尿液晶体。这些东西形成一条碎片环带,对卫星和国际空间站上的人员构成了威胁,并且开始干扰到火箭的发射,使得火箭升空过程中不得不去避开零散的太空碎片。随着垃圾越积越多,垃圾会越来越频繁地与其他垃圾碰撞,碎成更多颗粒。这些颗粒可能会很快形成一种被称为“凯斯勒综合症”的失控局面。这种失控局面是用美国航空航天局的前科学家唐纳德·凯斯勒的名字命名的,如果任其发展下去,它将形成一个坚不可摧的垃圾屏障,使我们在可预见的未来对于太空的利用和探索停摆。

太空垃圾是公共地悲剧的一个典型实例。公共地悲剧是一个经济术语:当一群个体使用一项公共资源的时候,比如牧民们共用一块肥美的牧场。每一位牧民都根据他或她的自身利益行事,让他们的牲口吃草、长胖、产奶。但如果有太多的人这么做,公共牧场将会被过度放牧,从而危害到每一个人对牧场的使用。

美国宇航局和其他太空机构正是用这种方式来对待地球周边轨道的,他们在“大天空理论”的指导下运作。谁会在乎一名宇航员在太空行走过程中掉了什么东西?又或者一颗旧卫星没被带回地球?太空是巨大的,而任何东西撞上其他东西的机会是很小的。最终,大多数东西会回落下来,在我们的大气层中燃烧殆尽,或者无害地溅落在海洋里。

但是,随着公共太空变得更加拥挤,发生碰撞的几率上升了。由于物体在轨道中呼啸绕行的速度很快,哪怕是很小的东西,比如油漆颗粒,也有可能造成巨大的损害。同时,我们还在不断地增加更多垃圾:俄罗斯和美国在20世纪60年代进行的反导试验炸毁了卫星;留在轨道上的各级火箭推进器中有剩余的燃料,这些燃料被阳光慢慢加热,然后爆炸。最大的问题被简单地忽略了,直到最近才有人去思考太空垃圾的事儿。

尽管美俄卫星相撞事件引发了太空界的极大关注,但是,空间技术顾问马克·威廉姆森说:“更早发生在1996年的阿丽亚娜火箭某段与樱桃微型卫星的相撞就应该成为一记警钟。”马克·威廉姆森是2006年发行的《太空:脆弱的前沿》一书的作者,书中预期了可能会发生在太空中的各种环境问题。

既然人们已经认识到了这个问题,那么也就有了许多如何清理太空垃圾的计划。有些计划提出用巨型激光器把太空垃圾打下来。其他计划则认为需要机器卫星护工,比如装备上巨网去收集没用的轨道垃圾。美国航空航天局和联合国的指南都建议,在卫星寿命结束时,应该将卫星降到靠近地球的地方,让它们在大气层中燃烧殆尽;或者将卫星推高到墓地轨道,这样它们撞到东西的概率会比较小。然而,即使太空机构在任务结束时能够乐观地移走90%的卫星,太空垃圾还是会继续积累起来。

主动清理近地轨道似乎是最好的解决方案。但这是一个烧钱的方案,而且到目前为止,任何真要出去收集轨道垃圾的机构都会受到法律问题的阻碍。根据国际条约,进行清理工作的人在移走报废卫星或者一块垃圾之前需要得到原先发射者的许可,因为发射者仍然被认作是这些垃圾的所有者。

如果我们可以从头再来,那么阻止太空垃圾的最佳地点就是垃圾的源头。通过建立国际协议,阻止人们在轨道上扔东西,确保大部分发射上去的东西会回来。未来的太空探索可以对这些措施进行立法,因为太空垃圾不仅仅会成为地球的问题。实际上,在月球和火星周边,太空垃圾问题可能会更糟糕。

“如果我们一味地开发月球,而付出的努力又不到位,那么终有一天会出现月球轨道残骸问题,”威廉姆森说。

月球表面上的商业或科学基地需要卫星来进行通信和导航。基于月球的大小和质量,月球上不存在类似地球同步轨道的稳定轨道可以让物体在某个特定地点的上空盘旋。为了提供连续的通讯或者类似GPS的三角定位,月球周边必须有一群卫星。多家运营商的多颗卫星增加了碰撞的几率。

月球不像我们的地球,它缺少大气且表面没有海洋覆盖。这就意味着没有什么东西可以烧毁报废卫星,也没有处理报废卫星的好方法。月球周围不存在地球周围那种可以让物体自然减速的大气摩擦。任何接受了指令将要落到月球表面的东西在坠地前都将保持完整,这些东西有可能会击中一名宇航员或者阿波罗时代的人类遗物。火星有着非常稀薄的大气层,它可能会有类似月球的轨道碎片问题。如果不采取措施,太空垃圾的输出可能会超过低层地球轨道,这将有可能危及到我们对于其他世界的探索。

如何荼毒月球

正如美国国会议员现在意识到的,在月球表面,可能我们想要保护的第一样东西就是我们自己太空时代的遗迹。虽然最近的阿波罗月球公园法案在国会通过的希望不大,而且这一法案也与国际条约相冲突,但这是一个有趣而令人称道的建议。

20世纪60年代的登月竞赛在我们的自然卫星上留下了大约60件东西,其中包括坠毁的美国探测器和苏联月球车。众多遗迹中最重要的就是6个阿波罗登月着陆点,它们代表了人类对于另外一个世界的首次历险和探索。

“保留和保护太空中的人造物有什么意思?”在搜寻地外文明研究所开展行星保护工作的生态学家玛格丽特·赖斯说。“比如说尼尔·阿姆斯特朗标志性的足迹。它算不算人造物?你不能把它拿起来,但是让别人踩上去似乎也是不对的。”

目前已经有小组在致力于保护至少其中的某些物品。月球遗产计划的工作是希望有一天能将阿波罗11号的着陆区申报为世界遗产。究竟如何从法律上完成这项任务仍处于摸索阶段,因为“我们正处于未知的领域中,”赖斯说。

从美国航空航天局方面看,他们已经宣布阿波罗地区限制入侵者进入。一年前发布的指南要求新到月球的访客在距离阿波罗11号和17号登月区至少2公里以外的地点着陆,并且要远离一台坠毁的徘徊者号探测器约500米。这一禁区的设立是对谷歌月球X大奖(GLXP)的回应,这是一项奖金3千万美元的竞赛,要求参赛团队将一架小型航天器发送到月球,并在月面行走500米的距离。虽然美国航空航天局的法令并不是专门针对其他潜在的月球探索者,但是它可以被视为一个警告,面向的对象是中国和印度将新的无人探测器送上月球的计划,或者未来任何的私营产业。

阿波罗登月区的文化价值几乎是无可争议的。但值得关注的还包括保护登月区的科学价值。经过了40年恶劣辐射和微陨石的洗礼,阿波罗时代的东西可以教给研究人员如何去构建未来的月球基地,从而使这些基地可以经受住太空的严酷考验。有些人认为美国航空航天局的指南还远远不够。

科学家还不知道究竟月球的腐蚀性尘埃能飘多远,究竟它们会对月球上的人造物造成多大干扰。“如果私人产业进入这些阿波罗登月区、进入禁区范围或者禁区范围不够大,他们就有可能会引入污染,”美国航空航天局戈达德太空飞行中心的工程师马克·卢皮塞勒说。

“这样一来,我们就会错失数据。”

尽管2公里半径可能足够了,但最好还是保守一些而不要牺牲登月区的完整性,他补充道。

另一个可能更值得关注的问题是私营产业在登陆后针对月球的计划。月球风化层是一个潜在的金矿,在太阳系的历史进程中,它受到了数以百万计的小行星轰击。这些太空岩石含有贵重的矿物质、铂族金属和地球上罕见的元素,这些矿产现在正等着有能力的人去提取它们。储存在月球两极环形山永久阴影区中的水冰可供月球基地的航天员使用,或者可以被分解成氢气和氧气,成为火箭燃料。

月球采矿在过去已经被提过很多次,但现在看来,人们的兴趣是越来越大。2007年,沙克尔顿能源公司宣布了从月球采冰的计划,以及为未来旅行者建立加油站服务网的计划。沙克尔顿一直在努力筹集必要的资金,但似乎已然停滞。(译者:据维基百科的信息,沙克尔顿2011年11月开始了一项120万美元的集资计划,但到募资周期结束时只筹集到5517美元。)然而,这种想法却流传了下来。一支GLXP的参赛队伍----月球特快----目前正在开展自己的计划来收集月球资源。

每天晚上,地球上的每个人都能抬头看到月亮。大多数人觉得月亮是人类共同的遗产(某些版本的国际空间法也是这样看待月球的)。月球采矿带来的问题是如何去尊重这样的想法,并防止月球环境的退化。

“人们觉得跟月亮有一种非常强烈的情感联系,”月球特快的联合创始人兼首席执行官、企业家鲍勃·理查兹说。他承认采矿可能会激起强烈的反响,但他说:“月球的美好之处在于它是一个完全死亡的环境;那里没有生物圈。”

如果要开始这种采矿作业,是否应该对月球矿的大小和地点有所限制?地球上的天文爱好者使用相对普通的8到10英寸后院望远镜就能看到月球上大小1公里左右的物体。露天矿坑或矿带至少要这么大,甚至会更大。

“有些人可能会看着月球矿说,这不是很好?我们正在利用月亮,”威廉姆森说。“其他人可能会说,这是原始天体身上的一道疤痕。”

最终可能不得不有所取舍。月球采矿可能会被限制在永远背对地球的远地面,或者有必要被限制在一个特定大小之下。考虑到放任垃圾在从未被探索地区的积累速度,月球基地的周边区域可能也不得不需要保证零丢弃物。在埃德蒙·希拉里率领探险队登上珠穆朗玛峰的山坡后仅仅10年,一位国家地理杂志的记者注意到,游客已经把冲顶道路的一些地区变成了地球表面最高的垃圾场。

“我觉得这只是使用资源和资源产地环境完全退化两者间的一个平衡问题,”威廉姆森说。

当然,在航天界肯定有一些人可能会反对这种约定。即使我们把月亮搞得一团糟,又有谁会在乎?没有人住在那儿,那里是一片只有岩石和尘埃的荒凉月面。然而,月球和我们太阳系中的其他天体是原始而有着不可估量辉煌的地方,在我们出现之前,它们已经存在了四十亿年。如果我们要移民月球,那么月球未来的居民可能会承受我们最初向太空扩张过程中留下的伤害。

保护火星的问题

火星是一个航天界讨论多年的话题。我们最近的姐妹星----金星----是一个地狱般的世界,我们无法在金星表面生存。相比之下,这颗红色星球是一个相对温和的环境,人类更容易生活下去。

美国航空航天局一直想要在未来大约20或30年,开展一项飞往火星的载人任务。

现在又有新的机构希望在这个时间范围内飞到这颗红色星球去。灵感火星基金会最近召开了新闻发布会,他们想要在从现在算起短短5年时间内送一个男人和女人飞往火星。SpaceX公司的埃隆·马斯克已经一次又一次地声明,他希望在火星上退休,并且希望能够让中等收入的冒险家负担得起旅行费用。更为激进的是非营利性组织火星一号,他们想要在2023年把四个人送上一趟单程旅行,去新建一个殖民地。

虽然现在的火星严寒、干燥,但火星曾经是一个温暖、湿润、可供生命存在的星球。即使在今天,细菌也可以在一些裂缝的深处生存下来,那里仍有水在流动。正因如此,火星任务一直受到最高级别的审查,以确定是否会造成潜在的污染。

在火星表面着陆的探测器都需要经过长时间的高温加热,这么做是为了杀死任何想要搭便车穿越星际空间的微生物。苏联和美国的所有任务都遵循着这样的原则,未来的计划也需要将这一原则考虑进去。

“当SpaceX公司说要在2018年让空载的天龙号太空舱登陆火星的时候,他们也要受到与登陆科学任务相同的限制,”玛格丽特·赖斯说。“当火星一号说到载人单程任务的时候,除了法律这个大问题外,它还引出了更多的道德问题。”

每个人都有自己的生物生态系统,在我们的肠道中和皮肤上有大约10万亿细菌和真菌。如果这些物种中的一个逃脱了未来的宇航员,并且在火星上建立起一种新的生命,那么没有人知道接下来会发生些什么。赖斯说发生这种事情的机会很小,但这种可能性是存在的。

无论火星是否有其自己本土的生命,让地球细菌污染这颗行星都会破坏它作为一个科学试验场的潜力。如果火星上从未出现过生命,那么研究人员想知道原因是什么。如果那里有第二场生命起源,那么火星作为一个完全独立生物圈的科学价值将是无法估量的。

“没有人想成为让后代科学家对火星失去兴趣的第一人,”约翰·拉梅尔说。他是美国宇航局1987至1993年和1998年至2006年的行星保护官员,现在是火星一号的一名顾问。拉梅尔还说,火星一号这个非营利性组织正在制定未来探险家可以遵循的指导方针,用以避免污染。

他指出,对火星殖民者来说,找出这个星球是否有生命存在的诱惑力可能是最大的。“如果我们可以向下钻取到地下含水层的水,这可能是相当伟大的,”他说。“但如果含水层中有火星生命,那么你在饮用之前就要对它有所了解。同样的,你也不希望它被地球生物污染。”

鉴于科学探究的保守性,要搞清楚火星现在是否有生命可能还要花上很长一段时间。美国宇航局的“好奇号”火星车只是在寻找行星上可能曾有生命存在过的潜在迹象,“火星2020号”也不会寻找现有的生命迹象。未来的任务将有必要仔细地搜刮和探索火星的每个角落,开展一项又一项测试,最后才能确定那里什么都没有。

“这些都是要花多长时间,做多少前期任务的问题,”马克·卢皮塞勒说。“到了某个时候,它会开始成为累赘。如果美国宇航局100年都去不了火星我们怎么办?”

航天拥护者关注的是,火星是人类潜在的家园。如果一些可怕的悲剧降临地球----毁灭性的小行星撞击地球或者发生可怕的战争----火星上的殖民地可以作为一个后备。因此,火星生活也许是一个人类生存与微生物生存的取舍问题。火星殖民化的倡导者罗伯特·朱布林表示,为了细菌而放弃潜在的家园是荒谬的做法。

反之,作家和天文学家卡尔·萨根在他的撼世之作《宇宙》中写道:“如果火星上有生命,我认为我们不应该对火星做任何事。

这种情况下,火星属于火星人,哪怕火星人只是微生物。附近一个星球上独立生物的存在是一比无法估量的财富。我认为,对那种生命的保护必须要替代其他任何对于火星可能的利用。”

在未来的探索活动中,我们将不得不决断如何去处理这样的困境。好消息是,火星哪儿也不会去,我们有足够的时间去思考和评议。即使我们像卢皮塞勒提出的花上100年,在这段时间内发生的任何灾难性事件的几率也是小得谢天谢地。

“100年其实没那么糟糕,真的只是几代人,”卢皮塞勒说。“人们将会活得更长,所以这些问题可能会开始变成影响一代人的问题。”

如果殖民是这颗红色星球的一种可能性,我们的后代将要处理一个最终问题:要不要把火星地球化。地球化是把一颗行星改造得更像地球的过程。对于火星来说,是要对它加热,实现方法也许是引入温室气体或者更合适的大气。

即使火星没有本地生命,我们是否有权利去按照自认为合适的方式改造行星也是一个问题。把火星改造成适合我们居住的同时也会破坏许多那个世界本来的样子。水将淹没岩层,侵蚀并抹去一些重要的科学信息。或许对这一课题最为详尽的处理可以在金·史丹利·罗宾逊的科幻三部曲之一《红火星》中找到。在这本书中,火星的人类殖民者分裂成了反地球化和亲地球化两派,他们辩论改造行星的道德问题。虽然反地球化最终获胜,但失败的一方也被认为同样有理,结果有一种喜忧参半的感觉。

我们能做什么?

大多数太空探索针对的问题都有一个特定的正确答案。想要把飞船降落到月球上?只要根据你所拥有的时间和金钱,把具体规程设计到最优状态就可以了。但当我们向外进入太空的时候,我们会开始遇到没有绝对正确答案的问题。对于那些问题,我们只有能够达成共识的最好方案。

已经有人在对保护太空这一概念嗤之以鼻了,对于任何东西都有除供人类使用以外的价值这种想法,他们不屑一顾。但是,那些赞成将环保理念应用到我们星球以外地区的想法得到了更广泛的支持,这些支持既来自学术界,也来自私营领域。

“采矿几乎是一句粗话,”行星资源公司----一家旨在开采小行星的公司----总裁兼首席工程师克里斯·列维奇说。(译者:列维奇的这句话有点儿怪,译者认为有必要解释一下,个人认为这里是说采矿是一项具有破坏性和污染性的工业。)“但是,我们从未有过像现在这样高的环保意识。在一群人看来可能是一项环境挑战的事情,在另外一群人看来可能就是一个环境机遇。”

列维奇说,从近地小行星提取资源可以让诸如采矿等破坏性工业远离我们的星球,有可能帮助我们清理自己过去的狼藉。此外,他补充说,有限的水和能量将使太空采矿变得困难,公司必须学会用自己的钱提取最大的利益。这种挑战可以刺激创新,这些创新可能会被用回到地球上,使得矿物回收效率更高。

在航天界,许多人都希望能从我们在地球上开展的保护活动中吸取到最好的教训。行星公园的想法就是指允许开展科学探索但只能进行有限的工业化,这一想法已经奋斗了很长一段时间。好的候选保护区可能有月球上完美的环形山,或者是火星上令人惊叹的水手峡谷。

“我们人类对于有着惊人自然美的地方有一种敬畏,”列维奇说。“我们会想要保护它们。”

太空律师莱斯利·特尼赞同这样一种基本情感。

“我们要鼓励对外太空的利用和探索,”他说。“与此同时,太空法明确承认,有义务去考虑后代子孙的权利。”

还是会有人觉得这是一种累赘。有些人呼吁美国航空航天局和美国政府无视国际条约,建立一套系统在月球上圈地。他们认为,所有权和产权是遏制月球全盘工业化的主要力量之一。

但不能真正拥有太空中的实体是国际空间协议的焦点之一,特尼说道。这一点阻止了苏联对第一颗人造卫星----伴侣号----的轨道乃至月球本身的所有权声明,因为苏联是第一个将探测器降落在月球上并在远地面拍照的国家。但是,在太空授予产权之所以行不通,其真正原因是为了避免冲突。

“如果允许提出权利声明而声明又发生了重叠,那么双方为了辩白最终会兵戎相见,”他说。“太空法旨在防止地球上的冲突蔓延到这个星球的范围之外。”

* * *

那是1968年的圣诞夜,阿波罗8号的宇航员正在绕月飞行,他们向地球发送了一段广播。广播中,宇航员比尔·安德斯、吉姆·洛弗尔和弗兰克·博尔曼轮流阅读《圣经·创世纪》。这时,地球从灰色的月平线上升起。从他们小小航天舱的窗口向外望去,安德斯拍下了一张照片。这张照片是从太空中拍摄到的最美照片之一,也是有史以来最有影响力的照片之一。

地球从黑暗太空中升起的这张照片是人类可以看到自己星球全景的最初几次机会之一。人们意识到这颗小泡泡是特殊的。据信,这张照片帮助激起了一场新的运动----环保主义运动。从那时起,这场运动就致力于保护我们星球的美丽。在苍天影响着大地的同时,如果这张照片的遗赠也能够反过来去保护苍天,那就太伟大了。

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