为什么现在必须由科学家引领太空探索——再不行动就晚了

过去两年，月球探索领域涌现出一系列里程碑事件。2024年2月，美国得克萨斯州休斯顿的直觉机器公司研制的商业着陆器完成了此前只有超级大国才能实现的成就：在月球着陆并运送美国国家航空航天局（NASA）的科学有效载荷。四个月后，中国的嫦娥六号带回了月球背面的首批样本——中国计划与非洲国家合作，在月球背面建设射电望远镜。

未来几年的太空探索可能同样意义重大。在美国，唐纳德·特朗普总统提议2026年为月球探索投入70亿美元。其政府的2027年优先事项更进一步，呼吁投资“解锁新的任务能力、实现发现并达成探索目标”，包括核能、地外资源利用和太空生物技术。如今的太空探索已进入新纪元，动力源于地缘政治、潜在商业利益和科学发现的共同作用。在月球、火星及更远星球建立人类存在不再只是愿景，而是正在驱动当下的战略、市场和任务规划。截至10月，已有59个国家签署了《阿尔忒弥斯协议》——一套旨在加强民用外层空间探索与利用治理的共同原则。然而，科学正被边缘化。若想让探索产出知识与创新，确保太空雄心始终以科学为导向至关重要。

作为一名曾在政府、学术界和慈善界工作过的天体物理学家，作者主张科学探究必须引导并塑造下一波太空探索浪潮，并提出了五项行动优先事项。未来几年的发展将定义我们的未来。

第一项优先事项是将科学融入合作。在太空领域，科学是确保探索产生持久价值的指南针。首先需要建立学术界、政府、工业界和慈善界围绕太空探索的合作伙伴关系，并让科学处于主导地位。这些合作可围绕共同目标：既能产出知识，又能推动科技进步的任务。各方都能从中受益，例如美国首个空间站“天空实验室”推动了载人航天太阳能技术的发展；哈勃太空望远镜采用可更换或升级的模块化组件，展示了模块化硬件如何实现太空维护；国际空间站是美国、俄罗斯等国的联合成果，体现了科学合作对外交的宝贵价值。

“机遇之窗”表格显示了2023年至2031年各国的主要探月和火星任务。例如，2023年印度“月船3号”成功实现月球南极着陆和巡视，俄罗斯“月球25号”则失败；2024年中国“鹊桥2号”中继卫星和“嫦娥六号”月球背面采样返回任务均成功，日本“SLIM”月球着陆器取得部分成功，美国“奥德赛”号商业月球南极着陆器也部分成功。未来计划中，中国嫦娥七号将探测月球南极，美国阿尔忒弥斯二号将执行载人绕月飞行等。许多国家航天局及私人机构正计划在月球建立持续人类存在并规划火星路径，这一“月球到火星”时代需遵循科学外交先例，确保科学回报是核心设计原则，从一开始就塑造任务、有效载荷和基础设施。

以NASA的“商业月球有效载荷服务”（CLPS）计划为例，其通过采购工业界递送服务更快送科技载荷至月球，但商业时间表常先锁定技术参数，未让科学团队参与着陆点、污染控制等关键决策。若要发挥潜力，科学主导权需向决策上游转移。慈善界可资助高风险高回报项目，如“突破计划”等机构在地面天文学的做法，将太空探索锚定在开放数据、共享工具和人才培养上。

工业界也能受益。当科学需求驱动标准制定（如减少排气羽流污染避免样本污染、降低电子噪声支持射电天文），系统会更稳健、互操作且便于出口，率先符合标准的公司将塑造太空开发全球供应链。科学要求塑造的基础设施可靠性和操作性更强，科学成为竞争优势。政策应锁定这些激励，如公共资金任务预留20%以上载荷质量给科学项目，要求数据6个月内公开，将奖励与科学就绪度（如低无线电噪声）挂钩，国际层面可在《阿尔忒弥斯协议》等框架下设立科学协调论坛。

第二项优先事项是认识月球的重要性。月球不仅是火星踏脚石，更是独特科研目的地。它没有大气层、液态水或板块构造，表面是太阳系约45亿年演化的天然档案库，保存着行星形成、小行星撞击及太阳和宇宙辐射等历史。极地陨石坑可能有彗星沉积的水冰和有机物，可揭示地球挥发性物质来源等；月球背面是内太阳系唯一永久屏蔽地球无线电信号的地方，是探测遥远宇宙和寻找地外生命的理想场所。但这些机遇脆弱，火箭排气、尘埃、钻探会污染极地原始沉积，环月通信卫星可能破坏背面无线电静默，若科学家等待，关键地点将被永久干扰。且月球设施建设将决定太空其他地方的模式，影响各星球的科研可能。

第三项优先事项是立即发射就绪的有效载荷。尽管太空探索投资增加，但仪器研发陷入过时官僚流程，NASA科学预算预计2026 - 2027年因资金转向载人探索而大幅削减，科学任务周期长，与商业航天快速节奏脱节，可能导致月球地点在无科学参与下开发。解决方法是立即发射科学探路者有效载荷，快速迭代学习，按飞行窗口定期公布递送机会。商用现成部件可快速低成本建造任务，如紧凑型地震仪、中子谱仪等可搭乘商业着陆器或中继卫星，补充NASA旗舰任务，确保在月球环境不可逆改变前获取关键数据。潜在项目包括背面无线电实验、光学/紫外干涉仪原型、轻量地震/热流传感器、微型钻机采样极地挥发物等。政府需简化资金渠道、加快评审，美国每年至少投入10亿美元，慈善项目可资助小型航天器或高分辨率月球地图。

最后，建设满足科学需求的设施。在太空，基础设施即政策，建设方式和地点的选择决定科研可能性及参与者。未来几年太空探索走向将定义人类未来，科学驱动是关键。