去月球,穿甚麼鞋?

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參觀者在法國圖盧茲太空城(Cité de l’Espace)模擬月球漫步;背景為 1969 年美國太陽神十一號太空人在月球拍攝的照片。 圖片來源:PASCAL PAVANI/AFP

距離 1969 年人類首次登陸月球超過半世紀,人們對此剩下不同記憶和記載;相比之下,太空人在月球的真實足印卻能在無風環境中保留百萬年。月球上一小步如此雋永,美國太空總署(NASA)自然關心 2025 年再次重返月球表面的太空人應該穿甚麼鞋,數年前開始與商業夥伴設計及改進新一代月球靴材料。這些靴具體設計尚未公開,但 NASA 曾發表報告表明它們需符合甚麼要求,供人略窺一斑。

過往太陽神登月任務中,6 次著陸地均在相對靠近赤道的平坦位置;但日後阿提密斯三號(Artemis III)將在月球南極登陸。NASA 詹森太空中心(JSC)太空衣工程師 Zach Fester 表示,南極處於永久陰影下的地方溫度低更多。「有些地方多年不見太陽,溫度可降至攝氏負 225 度或更低;如果身在太陽下,溫度則可以達到攝氏 65 度。而太空漫步可能需時 4 到 8 小時,期間或有相當大的溫度差異。NASA 正與商業太空公司公理太空(Axiom Space)合作設計太空服 AxEMU,研發新式隔熱泡沫材料和塗層,保持月球靴內溫度舒適。

1969 年,阿波羅 11 號太空人在艙外活動期間所穿的月球靴和足印特寫。 圖片來源:NASA/MSFC

公理太空的艙外活動項目副經理 Russell Ralston 指:「這款月球靴專為承受月球南極極端溫度而設計,採用太陽神任務時沒有的先進物料,包括新配方含氟聚合物、絕緣材料、為太空人足部提供熱力保護的塗層,以抵受月球南極的低溫。」NASA 工程師亦考慮在月球靴內添置主動發熱的部件,但 Fester 提醒:「如果有主動加熱,就要用某種方法取得電力,意味著電池、電線可能會增加靴的重量,以及太空人整體負載。」

太空人要長時間探索月球表面,未來更可能要在月球建造永久基地,些許額外重量已足夠降低他們的移動效率,所以除了材料、部件,工程師還力求月球靴完全合穿。在這部分,阿提密斯三號又有新挑戰:以前太陽神任務的太空人都是男性,且身高、年齡、體重近乎相同,但阿提密斯三號中有女太空人,月球靴的尺寸範圍差異較大。據 Fester 指,新的月球靴雖然不會大量生產度身訂做的尺寸,但內部可以加入襯墊,外部能收緊微調。「他們將穿著這些靴不停訓練,嘗試不同選擇,直至找到完美合腳的太空靴。與月球靴磨合,就跟適應一對新鞋一樣重要。」Ralston 則強調:「AxEMU 月球靴將比太陽神任務期間使用的月球靴更舒適、活動能力更強。」

另一個設計考慮,是月球上的灰塵。形狀不規則且鋒利的灰塵覆蓋了月球大部分地區,不但有磨蝕問題,還帶有電荷,使灰塵容易附著於表面,可嚴重損壞電氣設備。所以一雙好的月球靴,絕不能帶著塵埃回到艙室或月球基地。Ralston 透露公司設計的月球靴,使用了能防止帶電灰塵黏著的物料,設計上亦幾乎無縫,最大限度減少灰塵能附著的地方。

太空人和太空服工程師皆重視每個設計細節,太陽神任務時期,太空人其實同時穿著一軟一硬的兩對鞋:堅硬、專為在月球表面作業而設的外靴,會綁在較軟、作為太空衣一部分的內鞋上;在月球表面留下藥丸狀印記的正是外靴。返回登月艙時,太空人則脫去外靴,將之留在月球上。一切環環相扣,Fester 表示:「把它們留在表面,返航時可以減省重量。」同時可以抵銷採集月球岩石所增加的重量。

新一代月球靴也要顧及各方面。Ralston 與 Fester 同指,尚未決定會否採用過去的靴套方式;但會以溫度和耐磨要求為主要考慮。英國廣播公司(BBC)報道參考 NASA 的早期原型測試指,首選方案似乎類似,但矽製鞋底呈 V 形,另一款則鞋底花紋較複雜,以為南極高低凹凸不平的表面提供更佳抓地力。當然,大眾關心的始終是太空人將留下怎樣的足印,這方面 Ralston 未透露最終細節,但提供了一些線索:「我們計劃作特定設計,可能會有象徵回歸月球的標誌或圖像。」