早期月球基地的概念充滿了藝術(shù)想象

1975年，阿波羅最后一次登月的第三年，《太空：1999》首次在英國電視節(jié)目中播出。這部電視劇描述了一次核爆炸摧毀了月球，一個(gè)由300多人組成的國際月球殖民者離開了月球軌道，開始了一段未知的太空探索之旅。

這部電視劇給當(dāng)時(shí)年輕的埃隆馬斯克留下了深刻的印象。2017年8月，馬斯克透露了他們在月球上建造人類基地的計(jì)劃，并將其命名為“月球基地阿爾法”，來源于電視劇《太空：1999》中的太空月球基地。馬斯克在推特上說這部電視劇沒有給觀眾帶來轟動(dòng)，但他個(gè)人非常喜歡。

據(jù)悉，SpaceX并不是唯一一家制定了人類登月計(jì)劃的公司。中國國家航天局(CNSA)宣布“嫦娥四號(hào)”探月任務(wù)新階段圓滿完成，此后“嫦娥四號(hào)”成為首個(gè)在月球背面軟著陸的航天器。

從全球來看，人類登月50年后，建造月球基地的可行性逐漸成型。具有諷刺意味的是，雖然只有美國在月球上留下了足跡，但美國人現(xiàn)在不得不加倍努力追趕。直到2018年8月，美國才宣布建造永久性月球基地的計(jì)劃。在此之前，美國宇航局專注于火星。相比之下，歐洲航天局已經(jīng)領(lǐng)先了一步。

岳躍村

歐洲航天局宣布計(jì)劃建造一個(gè)永久性的月球基地。在新導(dǎo)演簡沃納的倡議下，提議“月球村”的概念將包括各種團(tuán)體，包括科學(xué)家、藝術(shù)家、公共組織和私人組織。月球村可用于天文研究、旅游或地球上緊缺礦物的地質(zhì)勘探。

與此同時(shí)，美國麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室太空探索項(xiàng)目的創(chuàng)始人Ariel Ekblaw也希望“太空民主化”。為此，他召集了一支具有機(jī)器人學(xué)、合成神經(jīng)生物學(xué)、建筑學(xué)、藝術(shù)學(xué)、空間與設(shè)計(jì)學(xué)等技術(shù)實(shí)力的多學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)。

不是每個(gè)人都這么認(rèn)為，但歐洲航天局的科學(xué)顧問艾登考利同意沃納的觀點(diǎn)，因?yàn)樗亲钤缭跉W洲航天局總部研究月球技術(shù)的專家之一。他說：“一開始大家看著我就好像我長了兩個(gè)頭，所以對我來說，看到人們越來越關(guān)注月球是非常滿足的，這也印證了人們對探月意義的認(rèn)可?！?

NASA計(jì)劃在2030年前將宇航員送上月球表面，并計(jì)劃在月球軌道上建造一個(gè)名為“Gateway”的月球軌道平臺(tái)。目前，商業(yè)公司也在準(zhǔn)備登陸月球展開探索計(jì)劃。例如，“藍(lán)色起源”公司正在與OHB和MT宇航建立合作關(guān)系，并計(jì)劃發(fā)射“藍(lán)月亮”號(hào)航天貨船在月球表面著陸。但無論哪個(gè)組織先到達(dá)月球表面，首要任務(wù)都是生存。到目前為止，人類在月球表面生存的最長時(shí)間只有三天。如果人類計(jì)劃停留更長時(shí)間，月球不是最受歡迎的目的地。

月球表面溫度在-127~-173之間，有一定的輻射水平，處于低重力條件下，其重力只有地球的六分之一。一個(gè)陰歷日大約相當(dāng)于29個(gè)地球日，也就是說月球探測器要經(jīng)歷29天再經(jīng)歷29個(gè)夜晚，太陽能充電可能成為問題。因此，月球前哨站的任何新技術(shù)都必須適應(yīng)這些條件。

德國航天專家皮埃爾亞歷克西斯朱梅爾說，太空競賽將持續(xù)五年，因?yàn)樵虑蚋傎惖哪繕?biāo)是將最好的團(tuán)隊(duì)想法帶到月球表面。

在這些努力的基礎(chǔ)上，包括Blue Origin、空客航天防務(wù)航天公司和歐洲航天局在內(nèi)的多個(gè)組織最近成立了一個(gè)名為“月球競賽”的非營利組織，其目的是鼓勵(lì)企業(yè)開發(fā)制造、能源生產(chǎn)、水資源開發(fā)(用月球水填充瓶子)和生物制造(維護(hù)第一個(gè)月球溫室)領(lǐng)域的技術(shù)，該組織將在2019年10月的國際宇航大會(huì)上正式啟動(dòng)。

他是朱梅爾空中客車國防和航天公司的航天工程師，也是“月球競賽”的聯(lián)合創(chuàng)始人。他指出，我們將在今年3月發(fā)布相關(guān)指南和規(guī)則，比賽將持續(xù)5年，因?yàn)樵虑蚋傎惖哪繕?biāo)是將最佳群體理念應(yīng)用于月球表面的開發(fā)。

“月球競賽”技術(shù)的原型在月球條件下進(jìn)行測試，并建立在月球任務(wù)上。朱梅爾說，這次航天任務(wù)主要依靠很多航天機(jī)構(gòu)的合作，我們原本計(jì)劃在2024年到2025年實(shí)現(xiàn)。

建造月球家園

早期月球基地的概念雖然充滿了藝術(shù)想象，但實(shí)際上會(huì)受到現(xiàn)實(shí)條件的制約。畢竟，去月球旅行是非常昂貴的?？臻g負(fù)荷越重，需要的燃料就越多，相應(yīng)的成本也就越高。利用月球現(xiàn)有資源建造一個(gè)生活空間是有意義的。有可能利用月球早期火山活動(dòng)形成的熔巖管、隧道作為掩體，獲取月球表面下的凍結(jié)水資源。但更直接的計(jì)劃是利用月球風(fēng)化層(一種類似于地球火山沙的黑色玄武巖細(xì)沙)來建造棲息地。

科隆大學(xué)的馬提亞斯斯佩爾教授與德國航天局DLR合作，用火山粉末制造磚塊。

塊，月球風(fēng)化層模擬物是通過一種叫做烤結(jié)處理的過程制造的，在燒結(jié)過程中，聚焦陽光或者激光將相關(guān)材料粘合在一起。他使用3D打印機(jī)制作不同形狀的磚塊，并觀察哪種效果最好。斯佩爾說：“我們可以使用當(dāng)前技術(shù)和建造外形來構(gòu)造建筑元素，我們并不是在玩樂高積木，但是我們在制造扣鎖磚塊。”

這些磚塊將建造一個(gè)類似冰屋的建筑結(jié)構(gòu)，這樣它就能抵抗來自頂部的額外壓力。斯佩爾說：“冰屋頂部的壓力來自一層1米左右厚的松散風(fēng)化層，因?yàn)樵虑驔]有風(fēng)可以將這些風(fēng)化層物質(zhì)吹散，但同時(shí)它們可作為一種天然的防輻射保護(hù)層。你需要帶上一個(gè)1平方米或者更大的透鏡來捕捉太陽光線，從而實(shí)現(xiàn)月球灰塵的3D燒結(jié)和打印。之后你需要一位宇航員，或者一個(gè)機(jī)器人，將這些碎片拼湊起來，最終形成一個(gè)人類定居點(diǎn)，月球風(fēng)化層內(nèi)部氧氣也可以提取出來供人類呼吸。”

斯佩爾說：“但是僅僅建造一個(gè)月球人類定居點(diǎn)將是一個(gè)緩慢的過程，做一塊磚大約需要5個(gè)小時(shí)，建造一個(gè)冰屋需要1萬塊磚，這需要幾個(gè)月的時(shí)間。”

如果投入使用更多的透鏡，并采用機(jī)器人建造月球人類定居點(diǎn)，相應(yīng)的建造時(shí)間可以縮短，但這是一個(gè)可行的計(jì)劃。月球風(fēng)化層可以用于建造像混凝土一樣堅(jiān)固的建筑。當(dāng)前的技術(shù)僅能提供混凝土五分之一的強(qiáng)度，大約相當(dāng)于石膏的強(qiáng)度，因此需要進(jìn)一步開發(fā)設(shè)計(jì)才能達(dá)到最終理想的強(qiáng)度。下一個(gè)階段是評估，幸運(yùn)的是，歐洲航天局大型月球設(shè)施將于今年晚些時(shí)候開始建設(shè)，該設(shè)施可以為未來人類月球生活提供技術(shù)和生存條件。