嫦娥五號正在奔向月球的路途當中。很多人已經開始議論,這樣複雜的探測器,就是去月球上挖把土嗎?我們要做的事情,可遠不止這些呢。
在2020年11月25日的文昌國際航天航空論壇上,中國航天局秘書長許洪亮在大會發言時指出,中國目前正在規劃國際月球科研站。所謂的國際月球科研站,就是人們常說的月球基地,它一旦建成必然為人類進一步了解月球,勘測月球,勘探月球資源,開發月球資源,乃至建立月球工廠,月球農場和月球城市奠定重要的基礎。那麼,月球科研站會長成什麼樣子呢?他會不會像是諸多科幻小說中所表現的那樣,有一大片閃閃發光的科幻建築組成,有著金屬質感的牆壁和透明的穹頂?
這樣的月球建築很快就會老化
根據中國科學家的看法,月球基地肯定不會長成這個樣子,相反它會有一個非常傳統的構造,像極了陝北高原上的窯洞群。
月球上的自然環境嚴酷而且惡劣,首先這顆小小的星球上並沒有大氣層,沒有可以供人類自由呼吸的條件。也正是因為沒有大氣層,所以陽光和宇宙射線能夠毫無遮擋的一直照射到月球表面,殺死所有的生命。沒有了空氣來對流熱量,月球上的溫度呈現出冰火兩重天的局面,在陽光直射的地方,溫度很高;而在陽光照射不到的陰影裡,溫度卻非常低。在這樣惡劣的環境當中,人類即使穿著太空衣,也不一定能堅持多久,要想長期生存,必須為自己建造一個封閉的空間。在裡面製造出類似於地球大氣層內的溫度氣壓和大氣成分。
把空間站的艙段直接降落到月球表面,用地釘固定在月球巖石上,這樣人類不就可以在裡面生存了嗎?問題還是要回到我們剛才說的陽光上,月球表面的陽光,實際上比國際空間站所在的400公裡地球軌道更加嚴酷,因為在地球附近在400公裡以上還有至少1000公裡的電離層,可以起到遮蔽陽光和阻擋宇宙射線的作用,這個條件在月球上是不具備的。
月球上的臨時居所可以安排在月面以上
這就意味著,如果把國際空間站直接搬到月球表面,材料和設備的老化速度要比在地球軌道上快得多。國際空間站運行到今天已經有20年的歷史,俄羅斯製造的星辰號核心艙已經出現了老化的跡象、那麼在月球上這個時間可能會更短一些,會不會縮短到10年5年,甚至更短也都是不好說的事情,人類總不能隔幾年就從地面上發射一套房子過去給太空人居住。在月球上生產,似乎也還是一個沒有解決的問題。
那麼,月球基地到底應該長什麼樣呢?早在2010年,探月工程首席科學家歐陽自遠院士在接收記者採訪時,就提出「學延安,挖窯洞」。挖窯洞,就意味著用月球本身的土壤和巖石製成建築的屋頂和牆壁,不需要從地球上運送材料。而且想要多厚就可以挖多厚,充分屏蔽宇宙輻射和太陽輻射。只要研製一個性能足夠好的玄關,再把窯洞的牆壁處理好,就可以保證窯洞內部的溫度正常、輻射劑量很低。接著,就可以在窯洞內部模擬地球環境了,安裝有效的氣壓、溫度控制系統,呼吸系統,循環系統等。只要技術成熟,就可以在月球地下很大範圍內建立一個「地下城」,容納比較多的人口,甚至可以建設月球農場,供人類長期生存。
用月壤3D列印的月球地下建築
要想挖「月球窯洞」,就需要對月球上的土質和巖石有足夠的認識,才能相應研製工程機械和掘進方式。這就是嫦娥五號能發揮作用的地方了。另外,國外還提出,可以從地球上帶去一些粘合劑,與月球土壤混合之後變成混凝土,再用3D印表機改成房子。這與「挖窯洞」雖然有很大區別,但同樣需要對月壤的性質有充分認識。還需要有足夠多的月壤來做實驗,看看哪一種粘合劑更合適。
考慮到美國重返月球至少要在2024年才能實現,而且這是川普政府的時間表,不是拜登的。所以在今後幾年的時間裡,人類要從事上文中談及的研究,恐怕只能指望嫦娥五號從月球上挖回來的這一把土。
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