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如何打造美妙的月球基地

來源:咸寧網 時間:2019-03-22 10:42

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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。

延伸閱讀

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。



編輯:chenguo

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