文/關品方
據報道，NASA近期發起「月球接地挑戰」（Lunar Grounding Challenge）計劃，希望尋找能讓登月太空人在返回登月器前安全釋放累積電荷的技術方案，避免太空人宛如「行走的高壓電容器」（walking, high voltage capacitor），因放電產生電弧，威脅太空衣、登月器甚至太空人的安全。
NASA不是已經有過12名美國航天員踏上月球表面，並且全部安全返回地球的嗎？為什麼現在NASA要重新啟動研究航天員返回登月器前的放電程序？
筆者翻查資料，阿波羅計劃一共6次成功登月任務（阿波羅11、12、14、15、16、17號），每次2人踏上月面，總共12人。阿波羅13號（1970年）發生故障，沒有降落月球，3名航天員只是繞月，最後平安歸來，沒有登月。
12位登月者完整名單是阿姆斯特朗和奧爾德林（Apollo11），康拉德和艾倫賓（Apollo12），謝潑德和米切爾（Apollo14），斯科特和歐文（Apollo15），約翰楊和杜克（Apollo16），塞爾南和施密特（Apollo17）。這6次登月發生在1969年至1972年的4年間，分別是1969年7月和11月，1971年2月和7月，1972年4月和12月。如果包含只繞月、沒有登月的人，NASA總共有24名航天員到達月球附近，全部安全返回地球；其中12人真正踏上月球表面的，就是上面這份名單。
當年在NASA的計劃中還有阿波羅18號、19號和20號3次登月任務，但從未發射、沒有登月。阿波羅18號原定計劃1973年登月，目標是哥白尼環形山。1970年9月，阿波羅13號遇險之後，美國國會削減航天預算，阿波羅計劃只批准到17號。NASA評估風險後，除了早前已取消了阿波羅20號之外，決定取消阿波羅18和19號。於是阿波羅17號成為人類迄今為止最後一次登月。
筆者2011年9月看過荷李活一部科幻電影，名為《Apollo 18（阿波羅18號）》，講秘密登月發現外星生物。那是完全虛構的科幻片，以偽紀錄片的科幻恐怖形式表達，不是真實歷史。故事用「尋獲舊錄影帶」的拍攝手法，編造一個被NASA隱瞞秘密登月任務的故事，全屬虛構。當年一度誤導不少觀眾、信以為真。
事實是阿波羅18號的指令艙後來被用在阿波羅—聯盟測試計劃（ASTP，1975年美蘇太空對接）。那次只是近地軌道飛行，沒有去月球；但因為用了阿波羅18號的指令艙，引起混淆。阿波羅18號圖紙上有，但火箭從未升空，沒有任何人乘坐阿波羅18號飛往月球。NASA的阿波羅登月計劃，到17號就戛然而止。
如今NASA以總獎金15萬美元募集「月球接地挑戰賽」方案，截止日期是明年1月15日，希望產業及技術團隊提出創新設計，解決未來阿提米絲（Artemis）登月任務可能面臨的靜電放電問題。
筆者嘗試用通俗的語言解釋何謂「放電」，是類似避雷針或地線的安排。家裏插座用的單相3根線有火線L，零線N和地線PE（Protect Earth），漏電時把電導入大地，防止觸電。插頭上面那個金屬腳就是接這條地線。因為月球沒有插座可以「接地」，太空衣累積的大量電荷需要釋放但可怎樣釋放？在地球上，物體累積的靜電最普通的方法是接地釋放。但月球環境截然不同，模擬結果顯示太空人在月球表面活動時，太空衣可能因「摩擦起電」（tribocharging）與「電漿充電」（plasma charging）而逐漸累積電荷。在月球特殊的月球引力和缺乏大氣層的太空環境下，這些效應在太空衣與周遭設備之間形成顯著電位差，讓大量電荷累積在太空衣上。到了月球陰影區域，尤其是陽光長期無法照射的「永久陰影區」（Permanently Shadowed Regions，PSRs），這情況會進一步惡化。在這些區域，電子與離子的環境差異會造成太空衣累積大量負電荷。當一名帶有高度負電荷的太空人完成月球表面活動、準備返回帶有正電荷的月球着陸器時，兩者之間的電位差可能帶來風險：太空衣觸碰到月球着陸器時可能瞬間放電，產生的電弧會損傷太空衣與周遭設備，造成太空人觸電，甚至影響月球着陸器上的關鍵電子設備失靈。若放電發生在富氧環境的太空船內部，電火花飛出、更可能導致火災風險。據報道，NASA2018年的一場火星模擬任務就曾因為乘組員遭遇電荷積累問題而中斷，因此這問題並非前所未見。
此外，月塵讓問題更難處理。航天員在月球表面行走，由於月球引力較輕（只有地心吸力的1/6；穿上太空衣後的航天員在地球上的體重約120公斤，在月球上的體重只有約20公斤），走路時像跳躍，導致月塵飛揚，因而電弧可能彈出更遠。月球表面的細微塵埃不僅容易附着在太空衣上，同時可能改變放電模式。NASA表示，在月塵懸浮導致大量附着於太空衣上的環境下，電弧的跨度比乾淨真空環境會延伸至更大距離。
NASA要求相關技術必須兼顧低質量、小體積及低功耗，同時還得承受月球表面的極端溫度變化（晝夜溫差達到攝氏300度）。相關設備（包括太空衣）不能只是一次性使用。依據NASA提出的挑戰規範，相關技術必須能夠支援最長10天任務期間內最多4次艙外活動（Extra Vehicular Activity，EVA），也就是俗稱的「月球漫步」。
現在NASA尋找月球版「安全放電」技術，宣布該挑戰賽分為多個階段，包括概念設計、與評審討論後的概念優化以及最終評選。NASA目前尚未公布這項靜電防護技術實際投入的目標時間；只表示若計劃順利，將着手打造一個供太空人執行任務的長期月球基地，預計將在30年代（2030至2039）大致準備就緒。
問題的詭異之處就在這裏。為什麼NASA現在才研究這個放電問題？過去12位美國太空人是怎樣在登月之後成功回到着陸艙、再飛返地球的呢？當年這個放電技術難關是怎樣解決的？阿波羅11號到如今已經57年，NASA現在重啟登月計劃，為什麼好像一切都是從頭開始？問題存疑，不必說破。中國計劃在2030年前登陸月球，屆時或會真相大白，拭目以待就得。
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