近日,意大利科學(xué)家透露他們發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)“月球洞穴”,推動(dòng)月球科研和人類探月計(jì)劃都向前邁出了重要的一步。這個(gè)熔巖管洞穴可能被選為月球基地,它可為人類提供庇護(hù)所,躲避惡劣的月球表面氣候,還能支持人類對(duì)月球的長(zhǎng)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(shí)尚太空服在激光切割出的球場(chǎng)上踢足球?!霸虑虺恰钡纳罹烤故鞘裁礃幼樱康谝慌ň诱呷绾卧谠虑蛏习矤I(yíng)扎寨,以及那里可能擁有什么樣的設(shè)施?
想要“宜居”需克服多重困難
美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)正致力于實(shí)現(xiàn)10年內(nèi)在月球南部地區(qū)建立“阿爾忒彌斯大本營(yíng)”。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),NASA計(jì)劃讓機(jī)組人員搭載SpaceX飛船,降落到月球南極地區(qū)。
NASA目前還在考慮“月球城”的宏觀設(shè)計(jì),首先需要提上日程的,就是保護(hù)人類免受致癌的宇宙射線和嚴(yán)酷溫度的傷害。
英國(guó)諾丁漢特倫特大學(xué)天文學(xué)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(diǎn)的極熱。
因此,“月球城”需要一個(gè)可加壓的環(huán)境,以擁有可供人類呼吸的大氣;同時(shí)也要有足夠的隔熱性能,以維持穩(wěn)定舒適的溫度。
英國(guó)貢希利地面站空間工程總監(jiān)馬修·科斯比認(rèn)為,“月球城”應(yīng)分階段建設(shè),類似于國(guó)際空間站的搭建。確保人類生存和機(jī)器人持續(xù)工作的“必需區(qū)域”,要包括一個(gè)生活區(qū)、基本的交通設(shè)施和可靠的發(fā)電基礎(chǔ)設(shè)施(例如一大組太陽能電池板)。
科斯比表示,一旦這些基礎(chǔ)設(shè)施部署到月面上,將由“人力與機(jī)器人混合”的設(shè)備進(jìn)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(jī)器人完成,僅在某些時(shí)候需要人類給予支持。
人類最需要的,是擁有足夠保護(hù)的生活區(qū)。
就地取材還是從“地”搬運(yùn)
生活區(qū)的設(shè)施,至少要包括床、廁所、實(shí)驗(yàn)室以及用于防止骨骼和肌肉萎縮的運(yùn)動(dòng)器材。
但是,這座建筑由什么構(gòu)成呢?
其中一種選擇是月球風(fēng)化層,即月球的土壤。月壤具有特殊的反射特性,可充當(dāng)?shù)钟椛淞W?、熱量和太空巖石的屏障。
至于該怎么利用這些月球風(fēng)化層,以及其他一些支撐性和輔助性材料從哪來,科學(xué)家已進(jìn)行了大量研究。目前的方案是:要么將風(fēng)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?yàn)檫\(yùn)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(dāng)改造。這可能是更切實(shí)可行的解決方案,但也不是沒有缺點(diǎn)。就最新發(fā)現(xiàn)洞穴而言,需要在月球表面下降100多米才能抵達(dá)洞穴,這在地球上都不是一件簡(jiǎn)單的事。在月球上,人們還要身著宇航服、攜帶設(shè)備下降,還要用到特殊的起重機(jī)和卷?yè)P(yáng)機(jī)。
人們還比較關(guān)心食物供應(yīng)問題。目前,空間站上的宇航員吃的是經(jīng)過重新水化和加熱的小袋中的食物,這些食物當(dāng)然是在地球上準(zhǔn)備的。但由于月球宇航員會(huì)在太空中度過更長(zhǎng)的時(shí)間,很可能要在月球上“種食物”。
以目前的技術(shù)水平,“月球菜單”上的食物可以包括由牛肉細(xì)胞培育的人造牛排,以及從月球風(fēng)化層中生長(zhǎng)出來的可食用植物。
當(dāng)基礎(chǔ)設(shè)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(gè)繁華的“月球城”——擁有太空港、娛樂場(chǎng)所,甚至還有足球場(chǎng)。
NASA建設(shè)計(jì)劃一再推遲
航天機(jī)構(gòu)普遍對(duì)在月球南部地區(qū)建“城”感興趣,因?yàn)槟抢镉胸S富的水資源,還是水冰的形式。它可成為第一批月球“探險(xiǎn)者”的飲用水來源,還可幫助冷卻設(shè)備,或分解產(chǎn)生用于燃料的氫氣和呼吸所需的氧氣。美國(guó)密西西比大學(xué)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(yǎng)自己,還要進(jìn)一步加工和分解水冰,產(chǎn)生的氫氣可以讓儀器和機(jī)械設(shè)施在沒有陽光直射的情況下也能運(yùn)行。
對(duì)于月球南部這一選址以及接下來的取水、改建等一系列計(jì)劃,NASA原本志在必得。該機(jī)構(gòu)的意圖是由他們建立第一個(gè)“月球城”,但與此相關(guān)的“阿爾忒彌斯計(jì)劃”卻由于暴露出的技術(shù)問題和隱患而一再推遲。
盡管NASA表示,該計(jì)劃將于2026年9月實(shí)現(xiàn),其繞月球軌道運(yùn)行的空間站也已在地面建造。但技術(shù)挑戰(zhàn)的現(xiàn)實(shí)如一道難以逾越的坎兒,人們普遍不看好其進(jìn)度表。
英國(guó)思克萊德大學(xué)空間技術(shù)工程師馬爾科姆·麥克唐納預(yù)計(jì),NASA重返月球不會(huì)在2028年之前實(shí)現(xiàn),直到2030年代,人們才會(huì)認(rèn)真考慮建立“月球城”。