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      類别:社會新聞發布人:聯迪發布時間:2019-02-18

      據國外媒體報道,1975年,在阿波羅号最後一次登月的第三年,《太空:1999》首次在英國電視節目中播出,這部電視劇描述了一次核爆炸破壞了月球,一支由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。

      這部電視劇對當時年輕時代的埃隆·馬斯克(Elon Musk)留下了深刻印象,2017年8月,馬斯克披露了他們在月球建造人類基地的計劃,并将其命名為“月球基地阿爾法”,這個名字源自電視劇《太空:1999》中的太空月球基地。馬斯克在推特上稱,這部電視劇并未帶給觀衆轟動效應,但是他個人非常喜歡。

      據悉,并非隻有SpaceX公司制訂了人類登月計劃。中國國家航天局(CNSA)宣布成功完成“嫦娥四号”探月任務的新階段任務,之前“嫦娥四号”成為首個在月球背面軟着陸的航天器。

      在全球範圍内,人類月球登陸50年之後,建造月球基地的可行性逐漸成形。具有諷刺意味的是,雖然隻有美國在月球上留下了足迹,但是美國人現在不得不加倍努力迎頭追趕。到2018年8月美國才宣布建造一個永久性月球基地的計劃,在此之前美國宇航局關注的焦點是火星,相比之下,歐洲航天局已經領先一步。

      月球村

      歐洲航天局宣布計劃建造一個永久性月球基地,在新任局長簡·韋爾納的倡導下,提出“月球村”概念将包括各種群體,其中包括:科學家、藝術家、公共組織和私人組織。月球村可用于天文研究、旅遊或者地質勘探地球上短缺礦物質。

      同時,美國麻省理工學院媒體實驗室空間探索計劃創始人阿裡爾·埃克布勞也希望“空間民主化”,為此他召集了一支多學科研究小組,具備了機器人、合成神經生物、建築、藝術、空間和設計等技術力量。

      并非所有人都這樣想,但是歐洲航天局科學顧問艾丹·考利對韋爾納的觀點表示認可,因為他是首批在歐洲航天局總部研究月球技術的專家之一。他說:“最初每個人都在看着我,好像我有兩顆腦袋一樣,因此對我而言,看到人們對月球的關注越來越多,我感到非常滿足,這也證實了人們對月球探索意義的認可。”

      美國宇航局計劃在2030年前将宇航員送上月球表面,并計劃在月球軌道建造一個叫做“網關(Gateway)”的月球軌道平台,目前商業公司也開始準備登陸月球展開探索計劃。例如:“藍色起源”公司正在與OHB、MT Aerospace建立合作關系,計劃發射“藍色月球”太空貨船登陸月球表面。但無論哪個組織最先到達月球表面,優先任務是幸存下來,到目前為止,人類在月球表面生活的最長時間隻有3天。如果人類計劃停留更長時間,月球并不是最受歡迎的目的地。

      ▲歐洲航天局宣布計劃建造一個永久性月球基地

      月球目的地

      月球表面溫度在零下127攝氏度至零下173攝氏度之間,存在着一定的輻射等級,處于低重力條件,其重力僅是地球的六分之一。一個月球日大約相當于29個地球日,這意味着登陸月球的探測器将經曆持續29個的白天,然後是持續29個的黑夜,太陽能充電可能成為一個問題。因此,月球前哨基地的任何新技術都必須适應這些條件。

      德國太空專家皮埃爾·亞曆克西斯·朱梅爾稱,這項太空競賽将持續5年時間,因為月球競賽的目标是将最好的團隊想法帶到月球表面。

      基于這些努力,“藍色起源”、空中客車太空防務及航天公司、歐洲航天局在内的幾個機構近期成立了一個叫做“月球競賽”的非營利組織,其目的是鼓勵企業在制造、能源生産、水資源開發(使用月球水灌裝瓶子)和生物制造(維持第一個月球溫室)等領域開發技術,并将在2019年10月在國際宇航大會上正式啟動。

      朱梅爾是空中客車防務及航天公司太空工程師、“月球競賽”聯合創始人,他指出,我們将在今年3月發布相關指導方針和規則,這項比賽将持續5年時間,因為月球競賽的目标是将最好的團體理念應用于月球表面開發。

      “月球競賽”技術原型是在月球條件下進行測試,并構建在月球任務基礎之上。朱梅爾表示,這項太空任務主要依靠多家太空機構協作完成,我們最初計劃在2024-2025年實現。

      建造月球家園

      盡管早期月球基地的概念富有藝術想象力,但實際将受到現實條件的約束限制,畢竟到月球旅行成本非常昂貴。太空負載越重,所需燃料就越多,相應的成本也越高。利用月球現有資源建造一個生活空間是具有意義的,有可能使用熔岩管,在月球早期火山活動形成的隧道作為避難所,獲取月球表面之下的冰凍水資源。但一個更加直接的計劃是利用月球風化層(一種類似于地球火山沙的細黑玄武岩沙)建造一個栖息地。

      科隆大學馬蒂亞斯·斯佩爾教授與德國航天機構DLR合作,使用火山粉末制造磚塊,月球風化層模拟物是通過一種叫做烤結處理的過程制造的,在燒結過程中,聚焦陽光或者激光将相關材料粘合在一起。他使用3D打印機制作不同形狀的磚塊,并觀察哪種效果最好。斯佩爾說:“我們可以使用當前技術和建造外形來構造建築元素,我們并不是在玩樂高積木,但是我們在制造扣鎖磚塊。”

      這些磚塊将建造一個類似冰屋的建築結構,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米左右厚的松散風化層,因為月球沒有風可以将這些風化層物質吹散,但同時它們可作為一種天然的防輻射保護層。你需要帶上一個1平方米或者更大的透鏡來捕捉太陽光線,從而實現月球灰塵的3D燒結和打印。之後你需要一位宇航員,或者一個機器人,将這些碎片拼湊起來,最終形成一個人類定居點,月球風化層内部氧氣也可以提取出來供人類呼吸。”

      斯佩爾說:“但是僅僅建造一個月球人類定居點将是一個緩慢的過程,做一塊磚大約需要5個小時,建造一個冰屋需要1萬塊磚,這需要幾個月的時間。”

      如果投入使用更多的透鏡,并采用機器人建造月球人類定居點,相應的建造時間可以縮短,但這是一個可行的計劃。月球風化層可以用于建造像混凝土一樣堅固的建築。當前的技術僅能提供混凝土五分之一的強度,大約相當于石膏的強度,因此需要進一步開發設計才能達到最終理想的強度。下一個階段是評估,幸運的是,歐洲航天局大型月球設施将于今年晚些時候開始建設,該設施可以為未來人類月球生活提供技術和生存條件。

      如何幸存

      由于科學家在月球兩極發現了水冰證據,并在2018年8月獲得美國宇航局的最終确認,意味着任何月球基地都可能在月球兩極地區建造。月球風化層内部的氧氣也可以被提取供人類呼吸,最可能的來源是钛鐵礦(FeTiO3),當钛鐵礦在大約1000攝氏度時與氫氣結合,将産生水蒸汽,之後水蒸汽分離處理可以産生氫和氧。

      首先,宇航員需要食物和飲料,“嫦娥四号”在月球實現種子發芽,令研究人員感到興奮,事實上在太空中生産可持續食物并不是一個新想法。該想法最初源自于1982年,當時前蘇聯宇航員在“禮炮7号”空間站上種植拟南芥。

      2010年,美國亞利桑那大學開發一種“月球溫室”原型——一種水培系統,使用5.5米長的薄膜覆蓋管、水冷式鈉蒸汽燈和“封套”保存種子,利于宇航員呼出的二氧化碳和排出的尿液提供水分,光纖線纜提供陽光。

      能量

      新能源技術是人類在月球上生活的關鍵,地球上的燃料電池需要氫和氧(通常來自空氣)之間的化學反應來産生電能,而水是副産物。雖然月球沒有大氣層,但仍殘留部分大氣成分。

      負責開發這些最新技術的考利說:“你可以将月球上的水資源進行分解,在夜晚重新組合産生電能。白天我們擁有大量的太陽能,剩餘的太陽能用于分離水,形成氫和氧,因此這是我們在月球上用于維持長期勘測任務的獨特工具。”

      利用類似熱泵的處理過程存儲熱能頗具潛力,考利說:“月球上并不存在對流層,因為沒有風,所以來自太陽的熱量停留在風化層中。我們可以使用透鏡或者鏡子将陽光聚焦在地面上,利用這些資源來維持人類生活基地的溫度或者進行發電。”

      一旦這些技術得以完善并進行測試,并确保在月球條件下工作,宇航員将能夠建立一個月球基地,這比你想象的要實現得更快。


      
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