月球基地

月球基地

月球基地,是指人類在月球上建立的生活與工作區域。 在月球上建立基地,主要有以下目的:更好地開展天文觀測等科學活動;在月球上建立空間發電站供地球使用;開發月球各種礦物資源;為人類向更遠的目標探索提供一個落腳點;為飛向更遠的行星的飛船提供建造材料甚至提供推進劑;為更遠的將來人類向月球移民打前站。向月球發射一艘宇宙飛船,代價已經十分高昂,建造月球基地將花費更大的成本。因此,到目前為止,月球基地還處在一般性探討階段。

2014年11月,歐洲航天局披露首個月球人類基地方案。

2014年12月31日,研製"泰梅爾"超輕型火箭的俄羅斯"LIN Industrial"公司宣布在做出相關決定後、于十年內在月球建基地。

  • 中文名稱
    月球基地
  • 外文名稱
    Lunar base

構想

建造月球基地與建造太空城市一樣,對于普通人來說是一件不可思議的神奇事兒。但這件神奇的事兒卻早已明確擺在了科學家面前,他們不僅對之進行了長期探索,而且正在準備進行具體實施。

美國是最先決定建立月球基地的國家。據報道美國已決定耗資1000億美元,建立臨時月球太空城。這一計畫將分階段進行。最初建立臨時基地,人數從十幾人逐步增加到幾十人,他們將在月球進行礦物開採和冶煉試驗,並為建造永久基地做準備。2007年建成中小型永久基地,人數增加到百餘人,逐步形成從開採、冶煉到運輸的整套生產系統。最後是在月球上建成一個可以容納千人的月球城,各種類型的生產、生活、娛樂設施日趨完備,物資自給自足有餘,還可以"出口"地球。

月球基地月球基地

美國的這一月球基地藍圖,佔地8000平方米,是一座圓形3層建築物,直徑64米,每層高4.5米。屋頂由混凝土建造,再覆以月球土,厚0.7~2.5米。牆壁分內外兩部分,外牆6層,厚1.4米,內牆厚2.5米,內外牆中間夾0.7米厚的月球土,主要用于防宇宙射線、太陽風,以及隕石的撞擊。另外建築物中間還有一個圓形防空洞,一旦建築物受損,大氣外泄,人可以躲入其中避難。

與此同時,日本由未來工程學研究所牽頭,召集能代表日本水準的大學、研究所以及20多家企業的技術專家,成立了"月球基地與月球資源開發研究會",也提出了一份月球基地的建設藍圖。這一藍圖計畫分為5個階段實施。第一階段從本世紀末到下世紀初,主要對月球進行調查探測,用機器人為基地選址,繪出月球資源分布圖。第二階段從2004年開始,建設可供6~8人居住的直徑為6米、長為11米的基地,人們可以不定期地在這裏工作,時間為幾天到幾周。2010~2020年為第三階段,基地擴大到可供8~32人居住,建成可防止陽光強烈輻射的保護裝置,工作人員可在這裏連續工作3~12個月。2020~2030年為第四階段,基地進一步擴大,工作人員增至64~125人,居住時間長達1~5年,逐步解決氧氣自給問題和農場建設問題。2030年以後進入第五階段,基地做到完全自給自足,開始進行能源生產,月球和地球之間開闢定期航線,使月球基地成為人類在地球以外建立的第一個真正的太空居民點。

人類要在月球表面正常生活居住,首先離不開必不可少的淡水和氧氣,而月球上既沒有水又沒有空氣。這怎麽辦呢?科學家發現月球的沙土含有很多的氧,他們便提出了用月球沙土製造淡水和氧氣的構想。這一構想是先用鏟車自動挖掘月面的沙土,從中選出含氧的鐵礦物,然後用氫使含氧鐵礦物還原,便可製得淡水了。有了水,通電使水電解,得到的是氧氣和氫氣。氧氣經液化貯存,隨時可向基地居民供應。最初用作還原劑的氫可以從地球上運來,生產開始後電解水獲得的氫即可迴圈使用。據估計,190噸月球沙土含有15~16噸含氧鐵礦物,可製得1噸氧氣。而1年隻需要生產1噸氧便可維持月球上10人生存的需要。

月球基地月球基地

其次,人類要在月球自給自足系統中生活,還必須保證食物供應。食物從哪裏來呢?近幾年來,科學家在太空站上進行了大量的生物實驗,先後培育出了100多種"太空植物",其中包括小麥、玉米、燕麥、大豆、西紅柿、蘿卜、卷心菜、甜菜等。而且證明在太空失重條件下,在月球土壤中植物種子發芽率更高,生長更快,開花或抽穗時間更早。科學家還對一些動物進行了試驗,證明失重狀態不會影響新生命的誕生。在太空站裏,果蠅能像在地球上一樣交配、產卵、繁殖後代;蜜蜂會築巢,蜂王照樣生兒育女。送上飛船的60隻鵪鶉蛋,返回地面後仍能孵化出小鵪鶉。在飛船上擱置了59天的魚卵,回到地面全都順利地孵出了魚苗。哺乳動物也不例外,雌鼠、雄鼠放在籠子裏送上太空,照樣合歡同居,雌鼠照樣受孕懷胎,回到地面後產下了第一代"太空鼠"。因此隻要在月球上建立起月球農業和養殖業基地,月球上人的食物來源是有充分保障的。

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第三是月球基地的能源供應更不成問題。因為月球上無風無雨,晴朗無陰,終日有陽光照射,而且沒有大氣吸收,太陽的輻射強度大約是地球上的1.5倍。因此,月球上完全可以利用太陽能來照明、供熱、採暖、發電。當然,必要時還可以在月球上建立核電站,以保證基地能源的充足供應。

門德爾計畫

90年代初,美國休斯敦航天中心負責人溫德爾·門德爾向白宮重提建設月球基地。科學家認為建立一個月球基地對支持在太空進一步大規模的開發是極重要的。在巴西的聖卡塔林島,美國科學家正在為開闢月球基地,進行類如"生物圈2號"的全封閉模擬實驗。門德爾計畫的第一階段從1997年開始,先發射人造衛星,為基地選擇最佳地點作勘測。第二階段從2005年開始,為施工階段,將向月球運送起重挖掘等基建機械,並用微波對地基進行硬化處理。第三階段為構件組裝,採用21根直徑6米,長18米的巨型通路,組成3個等邊六角形,六角形中用高壓充氣建立18米高的巨大圓艙,人員設備皆可容納在通路或圓艙中。第四階段開採利用月岩中氧、鋁、鐵、鈦、矽等資源,製取生活用氧,及擴建月球基地所需的金屬、玻璃等原材料。科學套用國際公司根據門德爾計畫第四階段作了相應的研究,其結果是令人樂觀的:一座重量為1噸的小型試驗型化工廠,在1年中可把10噸以上的月岩加工成氧、金屬和玻璃。

月球基地月球基地

門德爾的整個計畫需耗資上千億美元,人類必須不間斷地努力100年才能完成。

重返月球

我們的家園--地球正在遭遇各種災難是侵襲。便于氣溫逐漸變暖,匯集水、土石流,火山爆發、海嘯、龍卷風、大地震,生命是如此的脆弱,與浩瀚的宇宙相比,我們的世界中是滄海一粟。如果我們沒有保護好自然,也許在未來人類也不得不離開地球,在宇宙中尋找新的家園。

半個世紀的時間裏,人類對火星的探測也取得了巨大的突破。科學家們認為,人類有望改造火星的氣候和環境,這顆紅色的星終將成為人類的第二個家園。太陽系的多姿多採用讓人應接不暇,而我們頭上這顆單調、靜寂的月球似乎正在漸漸的被人遺忘。

如果月球對人類有過恩惠,那似乎也是它與生俱來的使命--永遠伴隨地球,圍繞地球旋轉,而且亙古不變。自從1969年至1972年阿波羅6次載人飛船將12名宇航員送上過月球外,人類再也沒有登上過月球。在1972年美國"阿波羅計畫"結束以後,探月一度有所降溫。不過,受月球豐富資源的吸引,加上航天技術突飛猛進,自20世紀90年代後期開始,人類又把目光投向了月球。

2003年9月,歐洲第一個月球探測器"智慧型1號"順利升空,並在完成觀測使命後,于2006年9月成功撞擊月球。

2007年9月,日本繞月探測衛星"月亮女神"發射升空。它描繪出世界首幅高精確度月球地形圖;發現月海底部存在彎曲的層狀構造;發現月球表面正面和背面重力存在差異等。

2007年10月,中國"嫦娥一號"衛星踏上"奔月"旅程,並在一年多後成功撞月。

2008年10月,印度月球探測器"月船1號"發射升空,它利用攜帶的各種儀器收集月球地理結構、化學構成及礦藏等資料,並收集月球地理資料以繪製高精度的三維月球地圖。

此外,2008年7月,美國、印度、韓國、日本、加拿大、英國、法國、德國和義大利簽署了聯合探月協定,共同發起了名為"國際月球網路"的探月活動,計畫逐步在月球上建立數個科學站。航天大國俄羅斯也製定了本國的月球探測計畫。

與冷戰時期相比,各國在新世紀的探月活動呈現出新特點。當時美蘇探月的目的是滿足政治和科技需要,而現在各國的主要目的是把科學探索和經濟需求相結合,以探測月球資源為主,為未來月球資源開發、利用奠定基礎。

從規模上看,現在人類探測月球的規模更宏大。各國陸續發射採用最新技術成果的多種先進月球探測器,收集各種月球地理資料,從月表到月球內部結構都有研究。現在加入"月球俱樂部"的國家越來越多,打破了少數國家壟斷探月書面。

我們已經進入21世紀。在新世紀的入口,我們將有幸看到:月球基地的建設和月球資源的開發,序幕已經徐徐拉開。

各國情況

印度

印度空間研究組織發布訊息說,印度正在研究在月球尋找一塊約15平方公裏的土地,以建立該國第一個月球基地,為進行載人登月等空間活動作準備。

印度空間研究組織衛星中心主任亞歷克斯2日對新聞界說,月球基地在坡度上應該較為平坦,一端有抬高的地形,可以接觸陽光;基地還應該有個坑,可以存放足夠的水;此外,基地還應該有足夠的陰影區,供未來在月球生活的人員在天熱時"納涼"。

亞歷克斯說,印度空間研究組織計畫2013年發射"月船2號"探測器,這一無人探測器將在選定的月球著陸場所降落,並對科學家選定的月球基地進行考察。2020年,印度空間研究組織將開始建立月球基地,為印度首次載人登月作準備。

中國

據中國訊息,中國要在太空中建立實驗室,爭取將來在月球上建基地,開掘月球礦藏。中國人邁向外太空的第一步-載人航天也要在三年內實現。

美國宇航局希望設計一種加壓月球車美國宇航局希望設計一種加壓月球車

據報道,中國科學家前日在"科技周"的報告中首次披露中國進軍外太空的藍圖。中國探月計畫首席科學家歐陽自遠院士介紹說,他們的遠期目標是在月球上建立基地,並開採礦藏為人類服務。

歐陽自遠說,理論上中國已完全具備了月球探測的能力。他透露:"中國月球探測計畫的目標,是建立月球基地,開發、利用月球上各種豐富資源,而中國的第一次月球探測,將從發射月球資源探測衛星開始。"

月球探測衛星將繞近月軌道運行,對月球進行整體性與綜合性的探測,探明月球上蘊藏豐富的氦3、鐵、鈦、水冰等能源和資源,並查明月球表面的環境、地貌、地質構造與物理場。

歐陽自遠說,高效、清潔、安全、廉價的核聚變發電燃料氦3,在月球上蘊藏豐富,初步估算,月壤中的資源總量可達100至500萬噸,8噸氦3所發的電就可滿足中國一年的用電量,100噸氦3就能滿足全球一年的電力需求。因此,利用月球資源衛星探明月球上氦3的儲量和分布,對中國未來能源戰略有著重要意義。

"神舟"三號副總設計師王壯說,中國宇航員飛入太空將在2005年前實現。他介紹,目前中國已有12名候選宇航員待命。中國已自行研製了返回艙、宇航服等設備。其中僅宇航服的造價就高達"千萬元量級"。

中國的太空計畫分三步:實現載人航天;建立空間實驗室;建立空間站,實現與國際空間站對接。作為更長遠的登入外星球工程,專家們計畫先遙探月球環境,為將來建設月球基地選址。

美國未來

4名宇航員可呆半年

台北時間2009年7月30日訊息,英國《新科學家》雜志近日公布了美國宇航局未來重返月球計畫中,建造月球基地的部分設計方案。

2006年12月,美國宇航局對外公布了"重返月球"計畫,其核心目標是2024年在月球上建立永久基地,月球南極有望成為選址地點。建成後的月球基地上將有探測車和生活區,能夠實現電力供應,保證宇航員在月球上長駐180天。以下就是《新科學家》雜志公布的美國未來月球基地設計方案:

最終目標:4名宇航員在月球停留半年

美國宇航局已經審查了十多個在月球上建設人類居留地的不同設計方案。每個設計方案的最終目標都是能在無需補給任務的情況下,讓4名宇航員在月球上停留180天。這個基地由堅硬的圓柱形登月艙構成,每個都將放在月球登入器的頂部,被送到月球表面。美國宇航局構想在把補給品送上月球,並實現每年執行兩次載人任務後,于2030年之前建成一個功能齊全的宇航員居留地。但是月球居留地至少要在最初幾年依靠太陽能電池板。太陽能電池板收集的一部分能量會被儲存起來,以備陽光無法利用的時候為該基地提供能量。

巨型六腿機器人可駝整個宇航員居留地巨型六腿機器人可駝整個宇航員居留地

可利用核反應堆供能

在月球上的漫漫長夜,可利用核反應堆供能,如果居留地不是位于極地,月球之夜最長可持續大約14天。這些反應堆的功率為40千瓦,大約足以供30家普通美國家庭使用。反應堆上方的黑色面板是散熱器,可用來疏散過剩的熱量。為了防止宇航員受到反應堆傷害,這些東西都距離居留地有一段距離,而且周圍被成袋的月球土包圍。其他設計方案要求把核反應堆埋在月球地下。

美國宇航局希望設計一種加壓月球車

為了探索月球表面,美國宇航局希望設計一種加壓月球車,它可當作移動月球居留地。宇航員利用它可在數周時間內持續探索月球表面,期間無需返回大本營。如果供應品補給站分布在道路沿線,這些月球車或許可以離開大本營數百公裏。

居留地和月球車將穿上"太空服"

又粘又細的月球塵土可破壞保護層,它們可能是一大健康隱患。為了解決這個問題,美國宇航局正在考慮給居留地和月球車穿上"太空服",這樣塵埃就無法進入居留地和月球車內部了。這兩件"太空服"是用來裝備加壓月球車的。宇航員從這種服裝的後面進入室內,然後利用月球車前去探索月面。

巨型六腿機器人可駝整個宇航員居留地

月球車和推土機可能並不是唯一在月球表面移動的裝置。一種被稱作ATHLETE的巨型六腿機器人可以用背駝走整個宇航員居留地,它通過蹲伏姿勢,讓居留地的門靠近地面。

未來探索仍有不確定性

小布希總統宣布這項計畫後不久,美國宇航局確定實現重返月球這個目標的最好方法,是建設一個可以確保4名宇航員一次停留180天的居留地。現任總統歐巴馬在2009年初支持一項重返月球計畫,由于他已經下令擴大對美國宇航局的人類太空飛行計畫的審查範圍,這些計畫可能還會發生變動。這次審查預計將在8月底結束。

美國宇航局2010年的預算需求也會導致重返月球的時間表發生變動。德克薩斯州休斯頓美國宇航局約翰遜航天中心月表系統項目辦公室副主管馬修・倫納德(Matthew Leonard)說:"我們得到的人類重返月球計畫的預算開支無法維持到2020年。"盡管如此,該局仍在為實現這個目標而努力,打算在2021年把第一批宇航員送上月球,並通過把貨物送上月球,且每年實施兩次登月球任務,在月球上建立居留地。

沒水也建

台北時間2009年10月9日19點33分,美國太空總署(NASA)用一支火箭和一顆小衛星,對月球南極的一個永久陰影區進行了兩次連續撞擊,求證月球上是否存在水冰。但令大家失望的是,撞擊時並未如NASA所預期,傳回即時圖像。

雖然NASA表示,已經收到相關資料,隻是需要幾周時間處理,結果將于12月公布;但由于不曾"目擊"即時景象,從公眾到科學家,都對NASA提出了不少質疑。為此,記者採訪了我國探月工程首席科學家、中科院院士歐陽自遠先生。

如何利用

月球上是否有水?歐陽自遠說,他非常希望月球上有水,甚至能有大量的水,但很可能事與願違。

早在1999年,NASA科學家就曾指揮"月球勘探者"月球衛星撞擊了月球南極附近的舒梅克環形山--也是為了尋找水,但沒找到。

從已知的資料來看,月球上永久陰影區月壤中水凍的含量極小,甚至不足1%,也就是說,一公斤月壤中可能隻含有幾克水。永久陰影區內,到底有多少水冰,現在還是未知數。即使水冰數量足夠多,如何把它們取出加以利用,在工程技術上也是道超乎想象的難題--因為要從-240℃左右、幾公裏深、伸手不見五指的深坑中,將水冰加熱轉化成水蒸汽,再收集利用。

"如何讓機器在-240℃這樣的極端黑暗、嚴寒中運轉,現在還無法辦到。"歐陽自遠說,"更不要說,要將月壤挖掘並堆積起來。還有,用什麽裝置加熱?這個過程需要消耗多少能量?能源如何解決?運輸問題又如何解決?"雖然月球上遍地都是氦3,但即使在地球上,熟練運用氦3獲取能量、實現可控核聚變發電,至少還要過50年,這以後才談得上在月球上用氦3獲取能量。所以,現在媒體上議論紛紛,稱"找到水就能建月球基地,可以解決宇航員和月球基地移民的飲用水和生活用水,還可以大量生產液氫和液氧等火箭燃料"等等,歐陽院士認為言之不確,"這隻是炒作的說法,和實際情況並不相符。"

"其實,無論在月球上是否找到水,人類都會上月球建立基地。"歐陽院士說,早在上世紀90年代,美國就提出重返月球、建立月球基地,當時根本不知道月球是否存在水。"如果有水,還能廉價取用,那當然好!"他說,"如果沒有水,就想別的辦法,月球沒水不會成為人類建立月球基地的障礙。"

他特別提到了仍在工作的月球勘測軌道器LRO。其實,LCROSS隻是隨LRO一起發射的一顆附屬的衛星,而LRO肩負的使命更多:繞距離月面僅50公裏的極低軌道,幫助美國宇航局勘測與繪製最精細的地形圖、鎖定載人登月的登入點和建立月球基地的候選位置、尋找月球上的可利用資源、探測月球空間和表面的輻射環境以及示範新技術,等等。歐陽自遠說:"這些科學探測目標都緊緊圍繞載人登月和建立月球基地,這才是重頭戲!"

建成窯洞

在首屆世界月球會議上,中國科學院院士、繞月探測工程首席科學家歐陽自遠在接受記者採訪時回答了未來建設月球基地的相關問題。

歐陽自遠表示,月球基地一般應在載人登月之後才能實施,而現在載人登月尚未明確列入國家計畫,月球基地仍處在概念性論證階段。他說,有人值守的月球基地,可以讓宇航員短期駐留,進行相關科學研究工作。他展望了未來的月球基地,風趣地提出月球基地應借鏡窯洞民居的建設經驗。他說,月球上晝夜溫度變化很大,白天很熱,溫度高達127多攝氏度,夜裏很冷,溫度又低至-183多攝氏度。而且,月球上沒有空氣,太空輻射很強。

他說,如果未來在月球上的山體中建設一個很大的窯洞,一方面可以禁止太空輻射,另一方面可以提供更大的空間,在窯洞裏創造出類似地球的大氣環境,實現宇航員的生命保障系統。

中新網4月8日電 據外媒報道,俄羅斯總理普京日前在紀念加加林太空飛行50周年的一次關于太空計畫的會議上承諾,將在20年內建月球基地,作為人類登入火星的補給站。

普京對于重啓太空計畫信心十足。俄羅斯已經是一個太空強國,佔據了國際太空發射市場的40%,但普京認為俄羅斯能做得更好。他說,"我認為俄羅斯在太空發射市場的份額可以再增加5%甚至10%。"

月球基地則是這次會議上的亮點,普京說,"我們要前往月球,並在月球的北極附近區域建立一個基地,這一計畫將在2030年左右實現。"

他還補充道,人類登入火星計畫也有可能在2030年左右實現,這個月球基地正好能作為補給站,因為月球上曾有跡象表明氦-3同位素的存在,它可以用來製造新的能源。

基地方案

2014年11月,歐洲航天局揭曉了首個地球之外的人類棲息基地,有望未來40年內宇航員在月球上生活工作。這種月球人類基地足以容納4人居住,內部有一個氣閘,可以在氣閘穿著太空服,便于在月球表面安全活動。同時,基地厚牆壁可保護宇航員免遭放射線傷害和隕石碰撞。

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