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月球基地建設有哪些困難

生活 更新时间:2024-12-23 19:45:59

這篇文章不長,但與每位中國人都利益相關。

嫦娥五号即将采樣返回,載人登月計劃及建造月球基地兩件大事也進入了中國人民的眼簾。

半個世紀前,美國發射“阿波羅11号”登月,我們隻能暗暗羨慕,暗中吞下一口口水,轉頭老老實實地去修理地球。

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美國人留下的登月足印

五十年後,我們不僅要載人登月,還計劃建立人類文明第一個月球基地,隻怪這世界變化太快,現在換美國人眼熱我們了。

早在上個世紀,各國科學家就探讨過如何建立一個能長期穩定運行的月球基地,甚至給出了具體設計意見。

在意見中,科學家們重點闡述了能源、水源等建立基地所需的五項基本要素

第一:月球基地能源的獲取

月球北極存在永久光照區,而當前人類的光伏技術及電能儲存技術都已非常成熟,無論技術上還是經濟性上都可滿足深空探索的需求,所以太陽能必然是月球基地初期建設時的能源首選。

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月球基地概念圖

随着人類科學技術的進步,一旦掌握可控核聚變技術,那麼月面上豐富的氦3資源,足以成為人類建設大型基地甚至月球城市的能源來源,當然,這一點僅是科學界的遠期設想。

目前月球基地的能源獲取方式,還暫時隻能以太陽能為主。

第二:自然水資源的獲取

從地球上運輸水源顯然是非常不經濟的做法,而近年來NASA的探索研究結果表明,月球上存在大量的冰,這為人類建設月球基地打開了一道希望之門。

令人驚喜的是,在離月球北極永久光照區不遠處,就有可能存在大量的月球冰,這一點堪稱上天賜給人類的絕佳禮物。

水資源的問題,同樣得到了解決。

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月球高清圖

第三:基地所需礦産資源的獲取

在月球基地建設的初級階段,月球自身礦産資源暫時沒法利用。但随着技術發展及基地的一步擴大,利用月球礦産進行建設是必然之選。

從目前的探測來看,月球礦藏極為豐富,地球上常見的17種元素,月球上比比皆是,而且就在月球地表淺層,開采極為方便和容易。

隻要人類的開采和冶煉設備能送上去,月球的礦産資源就能得到充分利用。

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月球車采集月礦

第四:駐月人員食物和空氣等生存必須品的獲取

換句話說,即要解決駐月人員的食物和空氣來源問題。

這是目前最大的難題之一。

在基地初期,月球上不太可能建立完整的生态圈,這表明駐月人員的食物乃至一切生活所需都需要從地球上定期運輸。

這一點暫時沒法解決,除非建立大型人工生态循環圈,或者人類突破用無機物合成食物的天頂星技術,将來的宇宙探索恐怕都得是自帶幹糧的模式。

空氣的獲取面臨着同樣的問題。

月球與地球火星不同,沒有大氣層,月面上的空間屬于純粹的真空。

沒有大氣,就很難合成空氣,雖說月壤中富含大量的氧元素,但要把氧元素變成可供呼吸的氧氣,代價龐大極不經濟,所以基地初期恐怕還是要從地球運輸氧氣解決問題。

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嫦娥五号發射

第五:基地安全防護問題

月球沒有大氣層,意味着月球對隕石沒有絲毫的防護能力。

而從當前研究結果看,隕石撞擊月球的頻率非常高,因為月球本身就是地球的一道屏障,攔住了大量從太空中沖向地球的隕石。

大型隕石倒沒有什麼可擔心的,比如蘇梅克列維9号彗星撞擊木星那種狀況,也沒必要去解決,因為人類根本解決不了。

真正對月球基地構成重大威脅的,是太空中的中小型隕石。

一塊籃球大小的隕石,從宇宙深空高速飛來,帶着無比巨大的動能擊中基地,那基地很可能因此徹底毀滅。

除此之外,還有多如牛毛更小更細碎的隕石随時随地在轟擊基地,科學家對此曾有過一個形象的描述:在月球上建基地仿佛每時每刻都在被重機槍掃射。

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深空隕石

這種情況就對基地的防護材料提出了極高的要求,好在人類建造空間站已積累了足夠的經驗,技術上再提升一些,就可滿足建設月球基地所需。

另外,基地的選址也對防護問題至關重要,基地需建在月球正面且靠近山脈的地方,這能有效減少隕石轟擊的頻率。

以上五點,便為建造月球“廣寒宮”的關鍵要素。從中國現有的技術儲備和運載能力來看,建造月球基地的條件還不滿足,但可以預見,在未來一二十年内,這些問題都能得到相應的解決。

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月球表面

基地建造完成隻是第一步,更艱難的是基地的維護和運行,這才是真正的關鍵。

維護一個月球基地,其日常耗費遠超養護一支航母戰鬥群,尤其是在基地建設初期,一切消耗幾乎都隻能從地球上運輸,這意味着每年至少數次的地月運輸和載人登月行動,這等龐大物資供應,全球唯有中美兩國才承擔得起。

所以在建造月球基地這條賽道上,隻有中美兩個選手。

嫦娥五号已經發射,我們的載人登月計劃也正在實施,美國雖然先行一步,但我們正在奮起直追,至于誰能先到達終點,我相信,一定是中國。

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無盡的星空

可以預見,建設月球基地必定耗費甚大,但這是人類走向宇宙星空的第一步,也是人類文明所必須經曆的一步。因此,未來無論花費多少,月球基地都必須要建而且一定會建成,這是中華民族構建“人類命運共同體”所必須承擔的偉大曆史使命。

當數百萬年前第一個原始人類偶然擡頭仰望星空時,就注定了人類的最終未來,必然是也永遠是——探索無盡的星辰大海。


參考資料:《深空探測學報》 AIAA Journal《美國航空航天學會志》

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