建立月球基地

【专家解说】：　　月球基地，是指人类在月球上建立的生活与工作区域。 在月球上建立基地，主要有以下目的：更好地开展天文观测等科学活动；在月球上建立空间发电站供地球使用；开发月球各种矿物资源；为人类向更远的目标探索提供一个落脚点；为飞向更远的行星的飞船提供建造材料甚至提供推进剂；为更远的将来人类向月球移民打前站。向月球发射一艘宇宙飞船，代价已经十分高昂，建造月球基地将花费更大的成本。因此，到目前为止，月球基地还处在一般性探讨阶段。 　　目录 　　构想 　　门德尔计划 　　各国情况印度研究第一个月球基地 　　中国要在三年内实现月球基地 　　美国未来月球基地4名宇航员可呆半年 　　最终目标：4名宇航员在月球停留半年 　　可利用核反应堆供能 　　美国宇航局希望设计一种加压月球车 　　居留地和月球车将穿上“太空服” 　　巨型六腿机器人可驼整个宇航员居留地 　　未来探索仍有不确定性 　　即使没水，月球基地照样要建 　　就算有水，如何利用难题多多 　　未来月球基地可建成“窑洞”构想 　　门德尔计划 　　各国情况 印度研究第一个月球基地 　　中国要在三年内实现月球基地 　　美国未来月球基地 4名宇航员可呆半年 　　最终目标：4名宇航员在月球停留半年 　　可利用核反应堆供能 　　美国宇航局希望设计一种加压月球车 　　居留地和月球车将穿上“太空服” 　　巨型六腿机器人可驼整个宇航员居留地 　　未来探索仍有不确定性 　　即使没水，月球基地照样要建 　　就算有水，如何利用难题多多 　　未来月球基地可建成“窑洞” 　　展开 编辑本段构想 　　建造月球基地与建造太空城市一样，对于普通人来说是一件不可思议的神奇事儿。但这件神奇的事儿却早已明确摆在了科学家面前，他们不仅对之进行了长期探索，而且正在准备进行具体实施。 美国是最先决定创建月球基地的国家。据报道美国已决定耗资1000亿美元，建立临时月球太空城。这 月球基地 　　一计划将分阶段进行。最初建立临时基地，人数从十几人逐步增加到几十人，他们将在月球进行矿物开采和冶炼试验，并为建造永久基地做准备。2007年建成中小型永久基地，人数增加到百余人，逐步形成从开采、冶炼到运输的整套生产系统。最后是在月球上建成一个可以容纳千人的月球城，各种类型的生产、生活、娱乐设施日趋完备，物资自给自足有余，还可以“出口”地球。 美国的这一月球基地蓝图，占地8000平方米，是一座圆形3层建筑物，直径64米，每层高4.5米。屋顶由混凝土建造，再覆以月球土，厚0.7～2.5米。墙壁分内外两部分，外墙6层，厚1.4米，内墙厚2.5米，内外墙中间夹0.7米厚的月球土，主要用于防宇宙射线、太阳风，以及陨石的撞击。另外建筑物中间还有一个圆形防空洞，一旦建筑物受损，大气外泄，人可以躲入其中避难。 与此同时，日本由未来工程学研究所牵头，召集能代表日本水平的大学、研究所以及20多家企业的技术专家，成立了“月球基地与月球资源开发研究会”，也提出了一份月球基地的建设蓝图。这一蓝图计划分为5个阶段实施。第一阶段从本世纪末到下世纪初，主要对月球进行调查探测，用机器人为基地选址，绘出月球资源分布图。第二阶段从2004年开始，建设可供6～8人居住的直径为6米、长为11米的基地，人们可以不定期地在这里工作，时间为几天到几周。2010～2020年为第三阶段，基地扩大到可供8～32人居住，建成可防止阳光强烈辐射的保护装置，工作人员可在这里连续工作3～12个月。2020～2030年为第四阶段，基地进一步扩大，工作人员增至64～125人，居住时间长达1～5年，逐步解决氧气自给问题和农场建设问题。2030年以后进入第五阶段，基地做到完全自给自足，开始进行能源生产，月球和地球之间开辟定期航线，使月球基地成为人类在地球以外建立的第一个真正的太空居民点。 人类要在月球表面正常生活居住，首先离不开必不可少的淡水和氧气，而月球上既没有水又没有空 月球基地 　　气。这怎么办呢？科学家发现月球的沙土含有很多的氧，他们便提出了用月球沙土制造淡水和氧气的设想。这一设想是先用铲车自动挖掘月面的沙土，从中选出含氧的铁矿物，然后用氢使含氧铁矿物还原，便可制得淡水了。有了水，通电使水电解，得到的是氧气和氢气。氧气经液化贮存，随时可向基地居民供应。最初用作还原剂的氢可以从地球上运来，生产开始后电解水获得的氢即可循环使用。据估计，190吨月球沙土含有15～16吨含氧铁矿物，可制得1吨氧气。而1年只需要生产1吨氧便可维持月球上10人生存的需要。 其次，人类要在月球自给自足系统中生活，还必须保证食物供应。食物从哪里来呢？近几年来，科学家在太空站上进行了大量的生物实验，先后培育出了100多种“太空植物”，其中包括小麦、玉米、燕麦、大豆、西红柿、萝卜、卷心菜、甜菜等。而且证明在太空失重条件下，在月球土壤中植物种子发芽率更高，生长更快，开花或抽穗时间更早。科学家还对一些动物进行了试验，证明失重状态不会影响新生命的诞生。在太空站里，果蝇能像在地球上一样交配、产卵、繁殖后代；蜜蜂会筑巢，蜂王照样生儿育女。送上飞船的60只鹌鹑蛋，返回地面后仍能孵化出小鹌鹑。在飞船上搁置了59天的鱼卵，回到地面全都顺利地孵出了鱼苗。哺乳动物也不例外，雌鼠、雄鼠放在笼子里送上太空，照样合欢同居，雌鼠照样受孕怀胎，回到地面后产下了第一代“太空鼠”。因此只要在月球上建立起月球农业和养殖业基地，月球上人的 月球基地 　　食物来源是有充分保障的。 第三是月球基地的能源供应更不成问题。因为月球上无风无雨，晴朗无阴，终日有阳光照射，而且没有大气吸收，太阳的辐射强度大约是地球上的1.5倍。因此，月球上完全可以利用太阳能来照明、供热、采暖、发电。当然，必要时还可以在月球上建立核电站，以保证基地能源的充足供应。 　　编辑本段门德尔计划 　　90年代初，美国休斯敦航天中心负责人温德尔·门德尔向白宫重提建设月球基地。科学家认为建立一 月球基地 　　个月球基地对支持在太空进一步大规模的开发是极重要的。在巴西的圣卡塔林岛，美国科学家正在为开辟月球基地，进行类如“生物圈2号”的全封闭模拟实验。门德尔计划的第一阶段从1997年开始，先发射人造卫星，为基地选择最佳地点作勘测。第二阶段从2005年开始，为施工阶段，将向月球运送起重挖掘等基建机械，并用微波对地基进行硬化处理。第三阶段为构件组装，采用21根直径6米，长18米的巨型管道，组成3个等边六角形，六角形中用高压充气建立18米高的巨大圆舱，人员设备皆可容纳在管道或圆舱中。第四阶段开采利用月岩中氧、铝、铁、钛、硅等资源，制取生活用氧，及扩建月球基地所需的金属、玻璃等原材料。科学应用国际公司根据门德尔计划第四阶段作了相应的研究，其结果是令人乐观的：一座重量为1吨的小型试验型化工厂，在1年中可把10吨以上的月岩加工成氧、金属和玻璃。 门德尔的整个计划需耗资上千亿美元，人类必须不间断地努力100年才能完成。 　　编辑本段各国情况 　　印度研究第一个月球基地 　　印度空间研究组织发布消息说，印度正在研究在月球寻找一块约15平方公里的土地，以建立该国第一个月球基地，为进行载人登月等空间活动作准备。 印度空间研究组织卫星中心主任亚历克斯2日对新闻界说，月球基地在坡度上应该较为平坦，一端有抬高的地形，可以接触阳光；基地还应该有个坑，可以存放足够的水；此外，基地还应该有足够的阴影区，供未来在月球生活的人员在天热时“纳凉”。 亚历克斯说，印度空间研究组织计划2013年发射“月船2号”探测器，这一无人探测器将在选定的月球着陆场所降落，并对科学家选定的月球基地进行考察。2020年，印度空间研究组织将开始建立月球基地，为印度首次载人登月作准备。 　　中国要在三年内实现月球基地 　　据中国消息，中国要在太空中建立实验室，争取将来在月球上建基地，开掘月球矿藏。中国人迈向外 美国宇航局希望设计一种加压月球车 　　太空的第一步-载人航天也要在三年内实现。 据报道，中国科学家前日在"科技周"的报告中首次披露中国进军外太空的蓝图。中国探月计划首席科学家欧阳自远院士介绍说，他们的远期目标是在月球上建立基地，并开采矿藏为人类服务。 欧阳自远说，理论上中国已完全具备了月球探测的能力。他透露："中国月球探测计划的目标，是建立月球基地，开发、利用月球上各种丰富资源，而中国的第一次月球探测，将从发射月球资源探测卫星开始。" 月球探测卫星将绕近月轨道运行，对月球进行整体性与综合性的探测，探明月球上蕴藏丰富的氦3、铁、钛、水冰等能源和资源，并查明月球表面的环境、地貌、地质构造与物理场。 欧阳自远说，高效、清洁、安全、廉价的核聚变发电燃料氦3，在月球上蕴藏丰富，初步估算，月壤中的资源总量可达100至500万吨，8吨氦3所发的电就可满足中国一年的用电量，100吨氦3就能满足全球一年的电力需求。因此，利用月球资源卫星探明月球上氦3的储量和分布，对中国未来能源战略有着重要意义。 "神舟"三号副总设计师王壮说，中国宇航员飞入太空将在2005年前实现。他介绍，目前中国已有12名候选宇航员待命。中国已自行研制了返回舱、宇航服等设备。其中仅宇航服的造价就高达"千万元量级"。 中国的太空计划分三步：实现载人航天；建立空间实验室；建立空间站，实现与国际空间站对接。作为更长远的登陆外星球工程，专家们计划先遥探月球环境，为将来建设月球基地选址。 　　编辑本段美国未来月球基地 　　4名宇航员可呆半年 　　北京时间2009年7月30日消息，英国《新科学家》杂志近日公布了美国宇航局未来重返月球计划中，建造月球基地的部分设计方案。 2006年12月，美国宇航局对外公布了“重返月球”计划，其核心目标是2024年在月球上建立永久基地，月球南极有望成为选址地点。建成后的月球基地上将有探测车和生活区，能够实现电力供应，保证宇航员在月球上长驻180天。以下就是《新科学家》杂志公布的美国未来月球基地设计方案： 　　最终目标：4名宇航员在月球停留半年 　　美国宇航局已经审查了十多个在月球上建设人类居留地的不同设计方案。每个设计方案的最终目标 巨型六腿机器人可驼整个宇航员居留地 　　都是能在无需补给任务的情况下，让4名宇航员在月球上停留180天。这个基地由坚硬的圆柱形登月舱构成，每个都将放在月球登陆器的顶部，被送到月球表面。美国宇航局设想在把补给品送上月球，并实现每年执行两次载人任务后，于2030年之前建成一个功能齐全的宇航员居留地。但是月球居留地至少要在最初几年依靠太阳能电池板。太阳能电池板收集的一部分能量会被储存起来，以备阳光无法利用的时候为该基地提供能量。 　　可利用核反应堆供能 　　在月球上的漫漫长夜，可利用核反应堆供能，如果居留地不是位于极地，月球之夜最长可持续大约14天。这些反应堆的功率为40千瓦，大约足以供30家普通美国家庭使用。反应堆上方的黑色面板是散热器，可用来疏散过剩的热量。为了防止宇航员受到反应堆伤害，这些东西都距离居留地有一段距离，而且周围被成袋的月球土包围。其他设计方案要求把核反应堆埋在月球地下。 　　美国宇航局希望设计一种加压月球车 　　为了探索月球表面，美国宇航局希望设计一种加压月球车，它可当作移动月球居留地。宇航员利用它可在数周时间内持续探索月球表面，期间无需返回大本营。如果供应品补给站分布在道路沿线，这些月球车或许可以离开大本营数百公里。 　　居留地和月球车将穿上“太空服” 　　又粘又细的月球尘土可破坏保护层，它们可能是一大健康隐患。为了解决这个问题，美国宇航局正在考虑给居留地和月球车穿上“太空服”，这样尘埃就无法进入居留地和月球车内部了。这两件“太空服”是用来装备加压月球车的。宇航员从这种服装的后面进入室内，然后利用月球车前去探索月面。 　　巨型六腿机器人可驼整个宇航员居留地 　　月球车和推土机可能并不是唯一在月球表面移动的装置。一种被称作ATHLETE的巨型六腿机器人可以用背驼走整个宇航员居留地，它通过蹲伏姿势，让居留地的门靠近地面。 　　未来探索仍有不确定性 　　小布什总统宣布这项计划后不久，美国宇航局确定实现重返月球这个目标的最好方法，是建设一个可以确保4名宇航员一次停留180天的居留地。现任总统奥巴马在2009年初支持一项重返月球计划，由于他已经下令扩大对美国宇航局的人类太空飞行计划的审查范围，这些计划可能还会发生变动。这次审查预计将在8月底结束。 美国宇航局2010年的预算需求也会导致重返月球的时间表发生变动。德克萨斯州休斯顿美国宇航局约翰逊航天中心月表系统项目办公室副主管马修・伦纳德(Matthew Leonard)说：“我们得到的人类重返月球计划的预算开支无法维持到2020年。”尽管如此，该局仍在为实现这个目标而努力，打算在2021年把第一批宇航员送上月球，并通过把货物送上月球，且每年实施两次登月球任务，在月球上建立居留地。 　　编辑本段即使没水，月球基地照样要建 　　北京时间2009年10月9日19点33分，美国太空总署（NASA）用一支火箭和一颗小卫星，对月球南极的一个永久阴影区进行了两次连续撞击，求证月球上是否存在水冰。但令大家失望的是，撞击时并未如NASA所预期，传回实时图像。 虽然NASA表示，已经收到相关数据，只是需要几周时间处理，结果将于12月公布；但由于不曾“目击”实时景象，从公众到科学家，都对NASA提出了不少质疑。为此，记者采访了我国探月工程首席科学家、中科院院士欧阳自远先生。 　　编辑本段就算有水，如何利用难题多多 　　月球上是否有水？欧阳自远说，他非常希望月球上有水，甚至能有大量的水，但很可能事与愿违。 早在1999年，NASA科学家就曾指挥“月球勘探者”月球卫星撞击了月球南极附近的舒梅克环形山——也是为了寻找水，但没找到。 从已知的数据来看，月球上永久阴影区月壤中水冰的含量极小，甚至不足1%，也就是说，一公斤月壤中可能只含有几克水。永久阴影区内，到底有多少水冰，现在还是未知数。即使水冰数量足够多，如何把它们取出加以利用，在工程技术上也是道超乎想象的难题——因为要从-240℃左右、几公里深、伸手不见五指的深坑中，将水冰加热转化成水蒸汽，再收集利用。 “如何让机器在-240℃这样的极端黑暗、严寒中运转，现在还无法办到。”欧阳自远说，“更不要说，要将月壤挖掘并堆积起来。还有，用什么装置加热？这个过程需要消耗多少能量？能源如何解决？运输问题又如何解决？”虽然月球上遍地都是氦3，但即使在地球上，熟练运用氦3获取能量、实现可控核聚变发电，至少还要过50年，这以后才谈得上在月球上用氦3获取能量。所以，现在媒体上议论纷纷，称“找到水就能建月球基地，可以解决宇航员和月球基地移民的饮用水和生活用水，还可以大量生产液氢和液氧等火箭燃料”等等，欧阳院士认为言之不确，“这只是炒作的说法，和实际情况并不相符。” “其实，无论在月球上是否找到水，人类都会上月球建立基地。”欧阳院士说，早在上世纪90年代，美国就提出重返月球、建立月球基地，当时根本不知道月球是否存在水。“如果有水，还能廉价取用，那当然好！”他说，“如果没有水，就想别的办法，月球没水不会成为人类建立月球基地的障碍。” 他特别提到了仍在工作的月球勘测轨道器LRO。其实，LCROSS只是随LRO一起发射的一颗附属的卫星，而LRO肩负的使命更多：绕距离月面仅50公里的极低轨道，帮助美国宇航局勘测与绘制最精细的地形图、锁定载人登月的登陆点和建立月球基地的候选位置、寻找月球上的可利用资源、探测月球空间和表面的辐射环境以及示范新技术，等等。欧阳自远说：“这些科学探测目标都紧紧围绕载人登月和建立月球基地，这才是重头戏！” 　　编辑本段未来月球基地可建成“窑洞” 　　在首届世界月球会议上，中国科学院院士、绕月探测工程首席科学家欧阳自远在接受记者采访时回答了未来建设月球基地的相关问题。 欧阳自远表示，月球基地一般应在载人登月之后才能实施，而现在载人登月尚未明确列入国家计划，月球基地仍处在概念性论证阶段。他说，有人值守的月球基地，可以让宇航员短期驻留，进行相关科学研究工作。他展望了未来的月球基地，风趣地提出月球基地应借鉴窑洞民居的建设经验。他说，月球上昼夜温度变化很大，白天很热，温度高达100多摄氏度，夜里很冷，温度又低至零下100多摄氏度。而且，月球上没有空气，太空辐射很强。 他说，如果未来在月球上的山体中建设一个很大的窑洞，一方面可以屏蔽太空辐射，另一方面可以提供更大的空间，在窑洞里创造出类似地球的大气环境，实现宇航员的生命保障系统。