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我们如何殖民月球?

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我们如何殖民月球?

2019-09-11 10:33

  对于世界各地的航天机构、未来学家和私人宇航公司来说,月球殖民已经不是一个“能不能”的问题,而是“何时殖民”以及“如何”实施的问题。在某些人看来,在月球上建造一个永久性人类栖息地是一个命中注定的选择,在其他人眼里,则是一件关乎人类命运的头等大事。

  

月球基地艺术概念图

 

  毫不令人吃惊的是,在阿波罗登月和太空竞赛前,在月球上建造人类栖息地的计划就已经出现。随着探月新时代的到来,多年来一直被束之高阁的很多月球殖民计划拂去尘埃,更新启动。我们需采取哪些行动,才能在月球上建造永久性人类栖息地?在此过程中又会遭遇哪些挑战?

 

  早在上世纪50年代太空竞赛开始之初,科学家、工程师和建筑师就提出了大量月球栖息地的概念和设计。在整个阿波罗时代,最具影响力的月球栖息地设计出自宇航公司“北美罗克韦尔”1971年完成的月球基地综合研究。这项研究孕育了一系列月表基地的概念设计。这些设计由一项轨道月球站的相关研究衍化而来。

  

上世纪70年代美国宇航局设想的月球基地

 

  最近一些年,多个航天机构提出了建造月球殖民地的提议。2006年,日本宣布将在2030年建造月球基地。2007年,俄罗斯提出了类似提议,将在2027年至2032年建造。同样是在2007年,法国国际空间大学的吉姆·伯克提议建造月球版诺亚方舟,确保人类文明在遭受灾难性打击后能够延续。

 

  2014年8月,美国宇航局的代表与业内领导人会面,讨论在2022年以具有成本效益的方式在月球极地地区建造一座基地。2015年,宇航局提出了月球南极定居点设想,利用机器人建造同时部署大量定日镜。2016年,欧洲航天局局长约翰-迪特里希·韦尔纳提议在月球上建造一个国际村,作为国际空间站的继任者。与空间站一样,国际村的建造也采用多国航天机构以及政府与私企合作的方式。

  

 

一项新研发的月球水冰开采技术,被称之为“热力开采法”,利用反射镜开采极地陨坑的水冰

 

  毫无疑问,建造月球殖民地需要投入大量时间和资源。虽然可重复使用的火箭以及其它举措能够降低单次发射成本,但将有效载荷送上月球仍面临高昂费用,尤其是需要进行多次大载荷发射的情况下。生活在月球这样一个环境恶劣的星球,人类还要面临包括极端温度在内的诸多自然风险。

 

  月球的大气层非常稀薄,实际上是一种真空状态。月球之所以出现极端温度并且地表遍布陨坑,部分原因就在于此。此外,这也意味着月球定居点必须密封、加压并且与外部环境隔绝。没有大气层意味着月表受到的辐射远超地球,其中包括太阳辐射和宇宙射线。

  

月球南极艾托肯盆地的高程图

 

  自从进入太空时代,科学家便就如何建造以及在何处建造月球殖民地提出了很多建议。任何定居点都要提供一定程度的保护,避免居民遭受外部恶劣环境的侵袭,这一点尤为重要。与房地产项目一样,建造月球定居点的最重要考量就是“地段”。出于这个原因,近年来提议建造的月球栖息地都选择最佳地点,以最大限度地获得保护。

 

  当前最热门的地段是南极艾托肯盆地。这个盆地之所以吸引科学家的目光,其中一个重要原因在于它处在永久阴暗区。这意味着艾特肯盆地的温度更稳定。此外,多项任务证实这里存在水冰。殖民者可以开采水冰,将其转化成燃料、氧气和饮用水。

  

月球圆顶屋设计图,可容纳4名宇航员

 

  任何月球殖民技术都需要充分利用3D打印技术、机器人工人和远程呈现技术。无论是基地的建造还是物资供给,都要尽可能做到就地取材或者说提高现有资源利用率。多年来,美国宇航局和欧洲航天局一直在探索就地取材的设想。他们提出了一系列方式,可以将月球表皮土和其它资源转化成有用材料。

 

  2013年以来,欧航局便与福斯特建筑事务所合作设计国际月球村。根据他们的建议,我们可以在月表部署可充气框架,而后覆盖一种由月表土制成的混凝土。美国宇航局也提出了一个类似设想,建议用机器人工人利用月表土和3D打印技术建造月球基地。

  

如果宇航员能够就地取材,便可降低建造月球基地的难度

 

  此外,科学家还提出可以在月球地下建造栖息地,顶层可以接触到月表,允许自然光进入。甚至还有人建议在稳定的熔岩管内建造定居点。熔岩管是一个天然的安全港湾,能够保护居民免遭外部恶劣环境侵袭,同时还能有效应对陨石撞击。

 

  月球极地地区存在丰富的水冰,能够满足殖民者的饮用水和灌溉需求。此外,水冰还可以用于生产燃料和氧气。月球定居点需要进行严格的废物回收,以将垃圾减至最少。殖民者最有可能建造堆肥厕所,而不是采用冲水马桶。堆肥可以与月表土混合在一起,变成可以种植作物的土壤。在此基础上,殖民者便可进行小规模的农业生产,无需频繁地从地球运送物资,进而降低殖民月球的成本。

  

艺术概念图,一颗陨石坠落月球并发生爆炸

 

  如果月球殖民地配备了电解电池,月球水还可以用来发电。此外,殖民地还可以在陨坑边缘部署太阳能电池板,为陨坑内的定居点供电;可以打造天基太阳能设施,为所有区域的定居点提供丰富能源。当然,核反应堆也是一个不错的选择,因为月表蕴藏着丰富的氦-3。

 

  建造月球殖民地能够带来巨大收益。除了可以进行科学研究、开采月球资源和享受新技术的福利,月球基地还能推动其它行星和卫星的探索任务和殖民计划。具体地说,月球殖民地可以充当火星、金星和小行星带探索任务的铺路石。

  

月球基地艺术概念图

 

  通过在月表和月轨建造基础设施,我们可以维修飞船和为飞船补充燃料,让它们奔赴更远的太阳系角落。这也就是为什么美国宇航局计划建造“月球门户”空间站,欧航局计划建造月球村,中国和俄罗斯计划建造月表或轨道前哨。

 

  在月球上进行科学研究具有重要意义。通过研究低重力对人体的影响,宇航员能够进一步做好准备,更好地应对长期太空飞行、火星任务、其它天体探索任务带来的考验。这些研究也能为在其它星球建造殖民地铺平道路。

  

SpaceX的阿尔法月球基地,由“星际飞船”火箭运送补给

 

  月球暗面也是一个非常吸引人的所在。由于背对地球,月球暗面不会受到无线电干扰,是部署射电望远镜的理想地点。月球没有大气层,轨道望远镜阵列同样不会受到干扰。

 

  月球上蕴藏着丰富的资源,包括氦-3、各种贵金属和稀土。如果能够开采这些资源,便可发展出口经济。月球的逃逸速度远低于地球,在月球进行太空发射要容易得多。当然,如果没有月球旅游业,任何月球经济学都是不完整的。如果我们建造月表殖民地和轨道基础设施,便能以一种具有成本效益的方式定期造访月球。不难想象,这会孕育出各种休闲活动,包括建造度假村、赌场、酒店和博物馆以及月表远征探险。

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