月球上建基地要做哪些準(zhǔn)備？ 采掘水是首要挑戰(zhàn)

是時候該問一問了——

在月球上建基地要做哪些準(zhǔn)備？

月球探索的前景正變得明亮起來。與此同時，人類在月球上建立基地的計劃開始受到越來越多人關(guān)注，并被認(rèn)為已在逐步推進(jìn)。

盡管航天機(jī)構(gòu)通常都不會預(yù)告這一時間表——部分原因在于月球駐人基地的目標(biāo)很可能會超過預(yù)算周期，另一部分原因則是他們需要企業(yè)來為各個階段提供資金。不過近些年，歐空局(ESA)主席一直強(qiáng)調(diào)，若干國家和企業(yè)計劃合作建立人類半永久性月球基地，他稱之為——月球村。

英國《自然》雜志近日發(fā)表一篇新聞特寫，內(nèi)容就是關(guān)于在此時機(jī)，人類該如何在我們的衛(wèi)星“安營扎寨”。

水，水，水

只要到了別的星球，第一個挑戰(zhàn)都是采掘水。

阿波羅計劃曾從月球赤道上取回部分樣本，顯示那里是異常干燥的。不過，十年前發(fā)現(xiàn)月球極地有水冰的驚天消息，改變了一切。

現(xiàn)在，NASA已經(jīng)委托幾家公司開發(fā)可以攜帶采掘設(shè)備的月球探測器，最早明年就開始動工?？茖W(xué)家們認(rèn)為，月球上的水足夠多，根據(jù)目前的數(shù)據(jù)估計，可能兩極各有100億噸。

大部分的冰都會被采掘出來用作燃料。根據(jù)科學(xué)家的計算，私營礦業(yè)公司每年只需要采掘1000噸左右的水，并將其電解成為氫和氧，用作燃料就可以獲利。

不過，-249℃的月球坑可以說是太陽系中最冷的地方之一，這意味著挖掘器械需要額外的熱量和能量才能采出這些水并將其轉(zhuǎn)換成燃料。對私營公司來說，基于自然衰變產(chǎn)熱的钚基電池太貴了，所以采掘最可能是利用太陽的能量。

其實(shí)，月球上也有另一種水源：月球土壤。其也被稱為表巖屑，里面含有硅和金屬氧化物，大約平均43%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氧。理論上看，將月球土壤加熱到超過900℃，在這一溫度下，宇航員從地球帶上去的氫氣或碳就可以把氧從礦物中“剝”出來，和氫元素結(jié)合形成水。

從土壤里提取氧的過程，還能產(chǎn)生一些稀有金屬作為不錯的副產(chǎn)物。不過，科學(xué)家也計算了一下，將氧從化學(xué)鍵中釋放，其實(shí)比加熱冰更耗能。

是另一個南極嗎?

與采掘水冰的利潤問題相比，科學(xué)家們更關(guān)心的是：建造一個用于科學(xué)實(shí)驗的基地。這可能會讓月球變成像南極科考站似的情況，其完全出于科學(xué)興趣而為。

美國西南研究院的行星科學(xué)家羅賓·坎納普表示，科學(xué)家對重返月球后可以做的實(shí)驗充滿期待。譬如，古老的月球坑采樣實(shí)驗就可揭示出地月系統(tǒng)是如何形成的，當(dāng)時太陽系仍然處于早期狀態(tài)，小行星還在撞擊月球?？茖W(xué)家還希望能夠分析月球的水循環(huán)和地震學(xué)，再安裝一個免受地球干擾的大型射電望遠(yuǎn)鏡，專攻早期宇宙輻射。

但南極再艱苦也是在地球上，月球卻幾乎沒有大氣和磁場的防護(hù)，因此基地的房子必須能抵抗帶電粒子輻射以及小型隕石。最開始的簡易居住所可能要從地球帶過去，再用厚達(dá)幾米的沙土或表巖屑層層覆蓋。

月球上也有些自然條件可以利用——懸崖、峽谷、山洞和熔巖洞，都可以保護(hù)基地。根據(jù)日本“輝夜號”飛船以及美國“圣杯號”探測器提供的信息，月球正面馬利厄斯丘陵就有一條“候選”隧道，長達(dá)數(shù)千米。

現(xiàn)在，研究人員正在地球上試驗如何更好地完善月球建筑：德國航空航天中心(DLR)實(shí)驗室里，科學(xué)家利用表巖屑培養(yǎng)人工石，目前，磚塊已經(jīng)有混凝土五分之一的強(qiáng)度了。

作物可以自己種

一個自給自足的月球基地里，最后一項要素就是食物。在封閉生態(tài)系統(tǒng)中，植物可以循環(huán)利用有機(jī)廢物，并將二氧化碳轉(zhuǎn)化為可呼吸的氧氣。NASA肯尼迪航天中心科學(xué)家羅伯特·穆勒認(rèn)為，如果人類在月面上只是短期逗留，又無法就地培育食物的話，基地項目可以說就沒什么指望了。

但中國的志愿者早已經(jīng)在“月宮1號”模擬基地的封閉生態(tài)系統(tǒng)里破紀(jì)錄地居住了370天，他們在里面種植作物，并通過養(yǎng)黃粉蟲來獲取蛋白質(zhì)。而今年1月15日，中國科學(xué)家在嫦娥四號生物科普試驗載荷新聞發(fā)布會上宣布，人類首次在月面的生物生長培育試驗成功，棉花種子成為在月球上種植出的第一株植物嫩芽。

對國際空間站(ISS)的宇航員來說，他們已經(jīng)吃過在太空種植的生菜等綠葉蔬菜了。NASA肯尼迪航天中心內(nèi)，有一個項目就叫做“蔬菜”(Veggie)，目的是選擇出能在密閉空間里茁壯成長，且富含維生素C1、維生素K和鉀(這些營養(yǎng)素在存儲中最容易流失)的蔬菜，最終甘藍(lán)拔得頭籌。

其實(shí)早在2017年底，美國探月計劃就被認(rèn)為出現(xiàn)了轉(zhuǎn)向。但和再來一次阿波羅計劃相比，航天機(jī)構(gòu)可能傾向于逐漸建立一個可持續(xù)性的基地。

綜上來看，月球基地可以開展科學(xué)實(shí)驗，可以為人類登陸火星提供測試場地;另一方面，私人企業(yè)也可以通過采掘氧氣和氫氣作為燃料來獲利。那么以后，我們抬頭看地球的衛(wèi)星，可能如同在看一個加油站——它可能是人類實(shí)現(xiàn)長途空間旅行的基石。(記者 張夢然)

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