未來“月球城”怎么建

2024-08-21 16:38:36 來源：科技日報

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近日，意大利科學家透露他們發現了第一個“月球洞穴”，推動月球科研和人類探月計劃都向前邁出了重要的一步。這個熔巖管洞穴可能被選為月球基地，它可為人類提供庇護所，躲避惡劣的月球表面氣候，還能支持人類對月球的長期探索。

有專家暢想：未來月球居民可在3D打印的房屋里生活，或者穿著時尚太空服在激光切割出的球場上踢足球。“月球城”的生活究竟是什么樣子？第一批定居者如何在月球上安營扎寨，以及那里可能擁有什么樣的設施？

想要“宜居”需克服多重困難

美國國家航空航天局（NASA）正致力于實現10年內在月球南部地區建立“阿爾忒彌斯大本營”。為實現這一目標，NASA計劃讓機組人員搭載SpaceX飛船，降落到月球南極地區。

NASA目前還在考慮“月球城”的宏觀設計，首先需要提上日程的，就是保護人類免受致癌的宇宙射線和嚴酷溫度的傷害。

英國諾丁漢特倫特大學天文學副教授丹尼爾·布朗博士指出，月球上的條件非常惡劣。沒有能夠維持生命的大氣層，而且溫度走極端化——從類似液氮的極冷，到高于地球上水沸點的極熱。

因此，“月球城”需要一個可加壓的環境，以擁有可供人類呼吸的大氣；同時也要有足夠的隔熱性能，以維持穩定舒適的溫度。

英國貢希利地面站空間工程總監馬修·科斯比認為，“月球城”應分階段建設，類似于國際空間站的搭建。確保人類生存和機器人持續工作的“必需區域”，要包括一個生活區、基本的交通設施和可靠的發電基礎設施（例如一大組太陽能電池板）。

科斯比表示，一旦這些基礎設施部署到月面上，將由“人力與機器人混合”的設備進行組裝，而不是單靠其中一種去完成搭建。月面上許多工作，可由機器人完成，僅在某些時候需要人類給予支持。

人類最需要的，是擁有足夠保護的生活區。

就地取材還是從“地”搬運

生活區的設施，至少要包括床、廁所、實驗室以及用于防止骨骼和肌肉萎縮的運動器材。

但是，這座建筑由什么構成呢？

其中一種選擇是月球風化層，即月球的土壤。月壤具有特殊的反射特性，可充當抵御輻射粒子、熱量和太空巖石的屏障。

至于該怎么利用這些月球風化層，以及其他一些支撐性和輔助性材料從哪來，科學家已進行了大量研究。目前的方案是：要么將風化層用作3D打印的材料來源，要么在地球上制造好直接送往月球。目前NASA的想法是，最好避免將大量地球材料（如磚塊和鋼桁架）帶上月球，因為運輸起來非常昂貴。

另一種選擇就是在地下居住，比如將天然洞穴適當改造。這可能是更切實可行的解決方案，但也不是沒有缺點。就最新發現洞穴而言，需要在月球表面下降100多米才能抵達洞穴，這在地球上都不是一件簡單的事。在月球上，人們還要身著宇航服、攜帶設備下降，還要用到特殊的起重機和卷揚機。

人們還比較關心食物供應問題。目前，空間站上的宇航員吃的是經過重新水化和加熱的小袋中的食物，這些食物當然是在地球上準備的。但由于月球宇航員會在太空中度過更長的時間，很可能要在月球上“種食物”。

以目前的技術水平，“月球菜單”上的食物可以包括由牛肉細胞培育的人造牛排，以及從月球風化層中生長出來的可食用植物。

當基礎設施以及人類的吃和住得到解決，棲息地就可以逐漸增添一些“非必需”元素，最終變成一個繁華的“月球城”——擁有太空港、娛樂場所，甚至還有足球場。

NASA建設計劃一再推遲

航天機構普遍對在月球南部地區建“城”感興趣，因為那里有豐富的水資源，還是水冰的形式。它可成為第一批月球“探險者”的飲用水來源，還可幫助冷卻設備，或分解產生用于燃料的氫氣和呼吸所需的氧氣。

美國密西西比大學空間法教授米歇爾·漢隆解釋說，人類要想在月球上成功生存下來，最重要因素就是水。人們需要水來滋養自己，還要進一步加工和分解水冰，產生的氫氣可以讓儀器和機械設施在沒有陽光直射的情況下也能運行。

對于月球南部這一選址以及接下來的取水、改建等一系列計劃，NASA原本志在必得。該機構的意圖是由他們建立第一個“月球城”，但與此相關的“阿爾忒彌斯計劃”卻由于暴露出的技術問題和隱患而一再推遲。

盡管NASA表示，該計劃將于2026年9月實現，其繞月球軌道運行的空間站也已在地面建造。但技術挑戰的現實如一道難以逾越的坎兒，人們普遍不看好其進度表。

英國思克萊德大學空間技術工程師馬爾科姆·麥克唐納預計，NASA重返月球不會在2028年之前實現，直到2030年代，人們才會認真考慮建立“月球城”。