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          2019-03-13 08:20:47北京日報
          如何打造美妙的月球基地
          發布時間:2019-03-13 08:20:47 文章來源:北京日報 作者:龐之浩 網絡編輯:奚小荻

            

            

            月球基地設想圖。

            

            歐洲用3D打印機建造的月球基地設想示意圖。可容納4人居住,并能避免隕石碰撞和宇宙射線輻射,以及明顯的溫差影響。

            新聞背景

            最近,美國航空航天局宣布將在10年內建立一座有人月球基地;俄羅斯也宣布計劃于2031年首次載人登月,然后著手打造月球基地。我國已在今年透露,將發射嫦娥8號進行科學探測和試驗,以驗證建立月球科研基地的可行性。由此表明,人類將在不久的未來掀起打造月球基地的高潮。

            為何建造月球基地

            所謂月球基地,就是在月球上建立可供人類長期居住、生活及開展各種技術試驗、科學研究和資源開發等的各種基礎設施。

            月球上有很多得天獨厚的自然環境適合人類開發。例如,月球表面含有大量的氦3。這種在地球上很難得到的物質是核聚變反應的高效燃料,可為人類提供便宜、無毒和無放射性的能源。因此,有人稱月球是21世紀的“波斯灣”。另外,月球上有上百種礦藏,其中5種地球上也沒有。

            因為月球比地球穩定得多,且沒有大氣層和磁場,并擁有弱重力、高潔凈的特殊自然條件和自然環境,所以月球可作為對其它星球開展探測和研究的平臺,變成進行天體物理學研究、制備一些昂貴生物制品與特殊材料等的理想場所。

            由于月球的引力只有地球的1/6,并擁有可提煉、分解成航天員呼吸所需的空氣和深空飛行器所需燃料的水冰,因此它還可作為深空探測的前哨或中轉站。

            總之,月球基地可以用于月球科學研究、月球資源開采利用、科學技術試驗平臺、月基空間觀測站和載人深空探測中轉站等。簡單地說,在月球上能夠打造理想的科研基地、能源基地和載人深空探測跳板等。美國還曾把月球當作地球的第八大洲,準備建立軍事基地。

            美國現正計劃通過國際合作方式研制名為“深空之門”的近月空間站,它將是月球基地建設的中轉站,能方便支持月表基礎設施建設和航天員在月表活動。

            準備工作十分重要

            在月球上建設規模龐大的基地是一項前所未有的宏偉創新工程,需要花費巨大的人力、物力和財力。為此,在建造月球基地之前要做大量的準備工作。例如,發射月球探測器對月球進行全面探測,目的是為建造月球基地選址;研制充當開路先鋒的月球機器人等,為建立月球基地開道鋪路。

            建造月球基地首先要全面而深入地了解月球。至今,雖然全球已發射了130多個月球探測器,使人類掌握了不少月球的資料,但要建設月球基地,僅靠這些資料仍然不夠。例如月球的兩極地區,特別是月球的背面就了解得不多。水是基地選址的重要條件,但根據目前的了解,只有在月球兩極終年不見陽光的地方才存在豐富的水冰。所以今后還需要發射更多的探測器對月球,特別是兩極地區進行探測。據悉,我國嫦娥6號將在月球南極進行采樣返回;嫦娥7號也擬在月球南極著陸,完成綜合探測任務;嫦娥8號可能會在月球北極著陸。

            建設不同的月球基地,其選址的標準和要求也不同。例如,如果要建造月球資源基地,就應根據月球資源的分布情況來選址;如果擬建造科研基地,則最好選擇在月球的背面,因為那里沒有地球無線電波的干擾,很適合進行天文觀察。

            一般來說,月球基地選址應考慮幾點:一是建在與地球能方便通信的月球正面;二是建在月面比較平坦,有利于月球飛船安全著陸的地方,并要求太陽光呈一定角度照射到月面上;三是建在月面有豐富礦產資源的地方,以便開采和利用。月球基地選址還要滿足兩個最基本的要求:有充足的陽光和儲存豐富的水冰。從目前來看,在月球的兩極建基地比較好,因為在那里既地勢比較平坦,有利于月球飛船的起飛和著陸,且有一些區域接近于在太陽的永久照射之下,而在太陽照不到的地方有水冰。

            美國早在2009年就發射了用于月球基地選址的“月球勘測軌道器”,它是目前最先進的月球軌道器,今年還多次拍攝到了我國嫦娥4號著陸器和玉兔2號月球車。

            科研與資源的利用

            如果在月球上建立科研基地,就可以大規模、長時間進行月球自身科學研究、月球觀測平臺研究和月球科學平臺研究。其中月球觀測平臺研究是利用月球特有的環境,將其作為一個觀測宇宙和研究宇宙的理想平臺。例如,月球沒有大氣層,重力只有地球的1/6,月震強度只有地震的億分之一,月背沒有人類活動造成的紛雜的干擾,所以很適合建造理想的天文臺。另外,與建造空間望遠鏡相比,月基望遠鏡在安裝、維修和跟蹤等方面更容易。

            如果在月球上建立資源基地,則能很好地開發那里的氦3和其它豐富礦藏。

            利用月球基地,可開采月球土壤中豐富的鋁、鐵、硅,并直接生產成建材來建造房屋;也能采用3D打印技術就地取材建造月球村,歐洲就準備采用這種方案。這樣做不僅能節省成本,還可利用月壤建造的半地下房子抵抗月球的極端溫差和太陽照射。

            勘測表明,月球兩極有大量水冰,開發它既能滿足人在月球上的需要,還可把它分解成氧和氫,成為載人登月飛船或在月球中轉的火星飛船的燃料。

            為了解決運輸問題,降低成本,可直接在月球上建造核電站。它發出的巨大電力除能供月球基地使用外,還可通過中繼衛星傳送給地球人使用。另外,在月球上建核電站不用擔心核泄漏等問題。

            也可以在月球上建太陽能基地,因為月球表面幾乎沒有大氣,太陽輻射可以長驅直入進行高效率發電,而且很容易滿足用目前的光電技術進行太陽能發電所需大片光照充足土地的要求,因為月球上有的是土地。

            建造基地具體步驟

            經過長期研究,航天專家們已提出了多種月球基地建造方案,例如:

            第一步:建設機器人基地,用機器人月球基地“打前站”。其優點是比建真人基地經濟便宜,設備簡單,風險較小,無生命危險。

            第二步:建設可容納6人、逗留6個月的初級基地。它既可以是固定式的,也可以是移動式的。其中移動式月球基地是將基地的居住艙裝上4到6個輪子或機械腿,最大優點是可以讓航天員在月球上的不同地方進行調研和考察。

            第三步:建設可容納24人的中級月球基地。它由3個埋在月球的地下且對接在一起的空間站艙組成,上面蓋有1.5米至2.0米厚的土壤,目的是防止宇宙輻射傷害人體,同時還有利于保持艙內的溫度。其研制時間為1年,壽命10年。

            第四步:建設能容納120人的高級月球基地。它可建在月球的熔洞內,也能用由月球巖石加工、混合而成的鋼筋混凝土建在地下。從地球到月球軌道的運輸采用可多次使用的重型航天運輸系統。其研制時間為5年,壽命30年。

            第五步:建設能容納250人的月球工廠。除開采月球礦物以外,月球工廠還要負責生產一些重型設備。這些設備除供月球移民區的建設外,還供太陽系其它行星和天體的開發之用。其使用壽命30年。

            最后一步:建設能容納2000人的月球移民區。其建設是把數個高級月球基地聯結起來成為一個超大規模的月球基地網。其研究、設計和建造可能需要30年時間,是人類在月球上的一個永久性的定居點。

            (作者為全國空間探測技術首席科學傳播專家)

            延伸閱讀

            月球基地系統組成

            月球基地一般包括兩個最基本、也是最重要的設施,那就是可供航天員生活和工作的加壓居住艙和生命保障系統。因為人在登月的全過程中會面臨失壓、缺氧、低溫和輻射損傷4大危險。所以,月球基地也要像其它載人航天器一樣,必須有加壓居住艙和生命保障系統。

            在月球基地不同的發展階段可以建不同的居住艙。比如,初級基地的居住艙可用移動式居住艙,也能直接使用登月飛船上的月球著陸器。高級基地一般采用由金屬結構或鋼筋混凝土結構制成的固定式居住艙。

            月球基地上所使用的生命保障系統也隨基地的不同而不同。初級基地的生命保障系統是非再生式的,即其上的氧氣、水和食物要依靠來自地球的補充供應。此后建造的基地的生命保障系統是再生式的,即其上的氧氣、水或食物都要靠密閉循環處理和綠色植物的光合作用來就地解決。

            除了加壓居住艙和生命保障系統外,供電系統、出艙活動系統和月球漫游車也是月球基地上必不可少的重要設施。

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