現在是公元3000年。耗盡了地球上所有的自然資源後，人類開始向太空移民，目前成功在月球上建立了第一個太空殖民地：月球上空有巨大的人造大氣層，下面的城市裡居住着幾十萬人。這個冰冷的灰色星球已經成了人類的新家。

這個開頭也許你曾在許多與月球相關的科幻小說中看到過，但是到了現在，生活在月球對地球人來說還僅僅是科幻嗎？它能不能成為現實呢？如果人類在月球上生活能成真，那麼月球能承載多少人類生存呢？

如何去往月球

想要在月球生活，第一步就是前往月球，但是這一步本身也并不容易。到目前為止，航天器成功登陸月球的國家仍然隻有美國、蘇聯和中國。全球航天機構和私人公司曾進行了30多次航天器登陸月球的嘗試，但超過三分之一的嘗試以失敗告終，這些失敗的着陸器要麼一頭撞上了月球，要麼在登陸過程中“失聯”了。載人登月更是隻有美國實現了有限幾次的成功。

那麼想要成功登陸月球，應該怎麼做呢？首先要選擇登月的路徑。如果想“走捷徑”，早日到達月球，就要準備充足的運輸預算，比如美國。早在50年前，花費了數十億美元建造的擁有強力發動機和充足的燃料的“阿波羅11号”飛船，它從地球出發，向着月球直線前進，三天内就到達了月球。

但如果沒有足夠的運輸成本，就要做好“走遠路”的準備。印度在2019年7月下旬執行的“月船2号”登月計劃中，飛船為了節約成本而選擇了迂回的路線，要多次環繞地球飛行，緩慢提升軌道和速度，利用慣性飛往月球。最終着陸器維克拉姆号花費了一個多月的時間才到達了月球的着陸點，但省錢的優勢是很明顯的，印度隻花費了不到兩億美元，不到美國的五分之一。

為航天器選擇了合适的路徑之後，找到正确的着陸點也不能馬虎，保持聯系、接受指揮也非常重要。就像飛機着陸前需要與空中交通管制部門聯系，确定好降落方向和跑道才能降落一樣，月球着陸器也需要接收地球發來的數據和指令。印度發射的維克拉姆号探月器在距離月球表面僅2千米時與它的大本營——印度空間研究組織失去了聯系，最終自主迫降在了月球上，現在還“生死未蔔”。

登月如此複雜又費錢，我們有什麼更好的解決方法嗎？

比起動辄上億美元且運載不了多少人的宇宙飛船，太空電梯将是更經濟的運輸方式。美國馬裡蘭大學工程學教授薩拉曼卡·裡巴提出了碳納米管太空電梯的設想。為了到達月球，我們需要長達數十萬千米的電纜，這些電纜由非常堅固又極輕的碳納米管制成。預計乘坐太空電梯到太空中所需的成本不到乘坐宇宙飛船的十分之一。

但是，鑒于目前在實驗室中我們所能制造出來的碳納米管僅有幾厘米長，所以碳納米管太空電梯的設想還遙遙無期。看來我們目前可能還是要依賴飛船進行登月。

月球上的飲食問題

來到了月球，就要解決如何生存的問題了，氧氣、水分和食物都是迫在眉睫的問題，而這些問題，科學家給出了一些解決方法。

我們知道，月球大氣中沒有氧氣，但是月球上的氧元素并不少。月球表面覆蓋着一層細小粒子，我們稱之為月壤，由氧化鐵、氧化矽和氧化鋁等金屬氧化物組成，含有40%～45%的氧元素。如果能把這些氧化物分解，我們就能獲得充足的氧氣。

英國格拉斯哥大學和美國航天局肯尼迪航天中心各自的研究團隊都采用了同一種熔鹽電解的方法從月壤中獲取氧氣。科研人員将月壤加熱到約1649℃以上，接着通電電解高溫熔化後的月壤，就可以将月壤分解，獲得氧氣。

水分更是不用擔心，首先，科學家們發現月球内部蘊含着大量的水分。月球上的水主要有三種形式，一種是跟礦物質結合的結晶水，第二種是月球南極地區的冰層，這兩種都需要開采後高溫溶化才能利用；最後一種水分是美國宇航局的行星科學家梅迪·本納通過計算推測出來的。他發現每當有流星撞擊月球時，月球外層大氣中總能檢測到極高的水分含量，2013年10月至2014年4月之間月球共發生了29次流星雨，都檢測到了水分。據此他認為，在月球淺地表之下，含有一定的水分。當流星撞擊月球，破壞了月表的土層，埋于其下的水分子得到釋放，所以才會出現月球外層大氣中有水分的現象。如果後期探測結果确實如此，那麼這些淺表地下水比起前兩種就比較容易采集應用了。

其次，我們可以循環用水。目前在國際空間站中，宇航員們飲用淨化後的自己的淋浴水、尿液和汗水已經是常事了，據美國宇航局統計，平均每位宇航員在長達一年的任務中需要喝下730升回收飲用水。經過回收、除味、蒸餾、滅菌等步驟，這些回收水就幹淨得足以飲用了。而在月球上，同樣可以運用這項技術為居民創造一個閉環水系統，開采出月球淺表地下水，初次利用後再次回收起來，多次循環使用。

解決了飲水問題，飲食也需要納入考慮範圍。近年來，宇航員的太空食品種類越來越豐富了，從十多種增加到了上百種，最近他們還吃上了自己在空間站中種的菜。

2014年，美國宇航局首次在國際空間站種植了莴苣，他們用燈照射莴苣，研究表明這能使莴苣獲得更高的産量。在太空中，莴苣長得很快，28天就能收獲了。三位宇航員食用了這種太空莴苣，他們表示味道跟地球上種植的沒有兩樣，新鮮又好吃。

2019年，中國的宇航員在月球上放置了一個“小花園”。這個計劃叫做“生物試驗科普載荷”，是重慶大學的科研人員牽頭設計的。“小花園”是一個由鋁合金材料制成的類似奶粉罐的圓桶，裡面将放置棉花種子、油菜種子、土豆種子、拟南芥種子、酵母菌、果蠅、營養液以及照相機和信息傳輸系統等科研設備。

在科學家的設想中，“小花園”就是一個迷你生物圈。它内部裝有能自動調節溫度的智能空調，能長期保持1℃～30℃的溫度，并通過表面的光導管導入月球表面的光線，便于植物進行光合作用，釋放出氧氣和有機物。同時，果蠅孵化後生長過程中産生的二氧化碳和糞便等，有利于植物的生長，這樣“小花園”内部的微型生态循環就維持起來了。

“小花園”被帶到月球上，9天後傳回的照片中，棉花種子已經發芽并長出了嫩葉。遺憾的是，月球很快進入了長達14天的夜晚時間，溫度條件更加惡劣，其他種子并沒有發芽。

“小花園”項目是在月球上進行農業種植的初步嘗試，這次嘗試的失敗再次提示了我們月球和地球環境的差異，如果我們不能找到适應月球環境的新作物，那麼建造一個埋在地表下的月球溫室也許可以成為權宜之計，美國亞利桑那州立大學的生物學教授吉恩·賈科梅利提出了這個設想。研究人員計劃将其埋藏在月球表面下方，以避免宇宙射線和太陽耀斑帶來的傷害。電腦調控溫室内部的溫度，植物能夠從宇航員呼出的廢氣中得到二氧化碳。至于植物需要的水，可以與人類的回收淨化水系統合并在一起，植物從地表吸水，我們在溫室上方收集植物蒸發出來的水，淨化後供人類使用，污水被收集起來，返還給植物。

“月球溫室”計劃聽上去與“生物圈2号”很相似吧？曾實施了兩次的“生物圈2号”實驗均以失敗告終，那“月球溫室”是否有成功的可能呢？如果我們總結一下“生物圈2号”失敗的原因，那麼最重要的應該是，“生物圈2号”在有限的區域内引進了有限的物種，然後切斷了與外界的聯系，希望能實現完全的自給自足，但最終生态系統失衡崩潰，計劃失敗了。這提示了我們，溫室内部的氧氣、水分和溫度等環境條件的平衡，不能僅僅依靠溫室裡的生物自行循環來維持。

那怎麼辦呢？我們需要定時給溫室補充氧氣和水分等生存物資來維持循環。可是月球上的氧氣和水分得來不易，需要消耗大量的能源，好在月球有儲量豐富又經濟實惠的能源，那就是相當于地球儲量的200萬倍之多的清潔能源氦-3，可供人類使用上萬年的時間。氦-3是氦的同位素組成的氣體，美國麻省理工學院的研究人員發現，使用氦-3作為核聚變的燃料效率更高，更具有可行性。依托這些能源，我們可以進行持續的化學反應，獲得生存物資的補充。

其他問題依然存在

不過即使最基本的衣食住行問題可以解決，月球想要成為地球人的第一個太空殖民地，也還有一些問題存在。

首先，月球上的天災一點不比地球少，且更叫人防不勝防。我們知道，月球與地球的一大不同點就是它沒有一個環繞全球的磁場，這個不足會對人造成很大的傷害，比如近期被美國宇航局的阿爾忒彌斯号月球探測器拍到的“曬斑”就是因為月球沒有磁場可以抵擋太陽風而造成的。

什麼是“曬斑”呢？原來太陽向太空持續不斷釋放高速帶電粒子流，這就是太陽風。當這些帶電粒子遇到地球磁場時，它的方向會發生偏轉，不會對地球及地球生物造成危害。但月球不同，月球表面部分岩石中含有金屬鐵，這使這些岩石具有磁性，可以産生一個個小磁場，因此，當太陽風襲來，有磁場的地方避開了高能粒子的侵襲，而沒有磁性的地方與高能粒子發生了化學反應，表面變暗。這樣月球表面變成了一塊“亮斑”和一塊“暗斑”交替出現的“麻子臉”形象，“暗斑”就是被太陽“曬傷”的結果。

我們将來在月球生活，就要做好時刻“防曬”的準備，如果不能造出一個磁場，就隻能天天“宅”在家裡不出門了。

在太陽風的影響下，威力大增的月壤也不可小觑。月壤在太陽風的洗禮下會帶上電荷，帶電之後它們會長時間漂浮在空中，很容易粘附在人身上，會誘發類似花粉過敏的症狀，還會損傷人類的DNA，增加患癌的風險。

除了天災，月球内部也不平靜。最近，德國的科學家推測，月球上很可能頻繁發生地震。因為在很早之前，科學家就經常發現月球存在閃光現象，但沒有找到原因，直到最近德國維爾茨堡大學的研究員發現，當月球上發生地震時，就會觀測到閃光現象，有時甚至可以持續數小時。他們認為這是因為地震時，月球地表下的氣體逃逸到大氣中，它們會反射太陽光，這樣月球就會閃光。月球經常發生閃光現象，說明地震可能頻繁發生。如果事實果真如此，那麼時不時就地震一下的月球如何讓人們定居呢？

除此之外，月球與地球的時差和溫差問題也有一些影響。月球也有公轉和自轉現象，但月球上因自轉形成的太陽東升西落的景象，卻與地球不同。月球自轉速度很慢，月球上的一個晝夜相當于地球上的27.32天。

由于月球上沒有散射，白天的太陽光要比地球上的太陽光明亮百倍，并且溫度也比地球高很多，能高達120℃，而到了長達兩個星期左右的黑夜時間，氣溫又會降到零下200℃左右。這樣漫長難捱的晝夜，我們該如何度過呢？

如果上述問題我們都能克服，那麼現在我們可以考慮月球能容納多少人的問題了。如果我們僅考慮月球的地域面積和資源條件，那麼從理論上講，土地面積約占地球陸地總面積的15.9%的月球，将能容納數十億人口。但是如果真的有這麼多人湧入月球，本身條件就很脆弱的月球栖息地也許很快就會在人們的掠奪中崩潰。

所以，月球能容納多少人的問題，還要看我們科技發展的情況，看運載能力；另外還要看對月球的開發和管理的水平。

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