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人民網科技頻道 特別策劃    編輯:趙竹青

編者按:

  在宇宙射線和流星體的撞擊中,人類要安全地生活下來可不是簡單的事情,況且,月球上也沒有人類生存所必須的氧氣和現成的水源,那麼月球基地建好之后,人們要解決怎麼在月球上的生存問題,如果人類想長期在月球居住,那麼還要考慮如何在月球貧瘠的土地上種出食物……

  
想知道科學家們是准備怎樣解決這些問題的嗎?
【進入專題】 【月球基地系列策劃】
 

【往期回顧暢想月球基地 尋找月球寶藏】
 

 在月球怎麼呼吸?——“ILMENOX”造氧計劃

月球氧氣生產設備

      美英兩國合作,計劃在月球的風化層(覆蓋在岩石上的表土)制造氧氣。

  這項名為“ILMENOX”的計劃,根本目的是利用FFC劍橋程序在月球上制造氧氣,該程序是使用電化學還原熔鹽電解質中的金屬氧化物,從而制造氧氣。

  除了共人呼吸所用,液氧還是至今火箭燃料的最大組成部分。在月球上制造氧源可使火箭在去往太陽系任何廣闊角落途中添加燃料。這對於實現持久、經濟上可以承受的無人太陽系及系外探測計劃至關重要。

  FFC程序將可在地球上制造出更低成本金屬和最特別的鈦。該技術應用於月球前景廣闊,原因在於從月球風化層中提取氧氣是具有潛力的。【詳細】

 

 在月球上喝什麼?——基地的生活用水

美國科羅拉多礦業學院設計的月球水冰提取設備

   
  根據對克萊門汀號和月球勘探者月球探測器發回的探測結果分析,月球上可能存在水冰,並且存儲於月球兩極撞擊坑的永久陰影區內,一些科學家估計月球上水冰的總資源量約66億噸。

  假如月球上已經存在水,那麼從理論上講,採集和使用月球水就成為可能。但實際上即使月球南北極有水,在月球基地建設的早期,這些水也不太可能成為月球基地可以依賴的水資源。因為月球上的水冰存在於月球兩極地區永久陰影區內,這些區域終年黑暗極其寒冷,溫度低到-220℃,對開採設備的性能要求非常高,使這裡的水冰很難直接利用﹔其次,即使極區月壤中含水,它也可能是以水冰形態與月壤混合在一起,水冰的收集在技術上存在著很大難度,並且還需要巨大的能量對月壤進行加溫處理。
 

  值得慶幸的是,目前的研究表明,月海玄武岩中含有海量的鈦鐵礦資源,利用鈦鐵礦可以生產足夠多的水來滿足月球基地的需求。用月海玄武岩中豐富的鈦鐵礦與氫反應制取水,這可能是未來月球基地獲取水資源的重要途徑之一。不過,用這種方法制水,必須有足夠的氫,而月球上的氫含量極少。此外,如果依靠鈦鐵礦資源生產水,還要求月球基地建立在鈦鐵礦富集區。

  在月球基地使用初期,需要人們從地球攜帶足夠的水或制取水的原料,如液氫和液氧。當人類擁有月球礦藏開採能力之后,就可以充分利用月球資源為月球基地提供水源。【詳細】

 在月球上吃什麼?——基地的食物

 

俄羅斯在空間站中用6個星期培育的豌豆

   
  
為月球上的航天員提供食品,保証他們攝入充分的營養,是他們開展工作的前提,而月球前哨站的食品主要依靠地球提供。

  目前,人類在地球溫室中採用無土栽培技術,已經能夠種植多種經濟作物科學家們還在空間站採用“營養液”,對培育農作物進行了不少實驗研究。那麼人類能否在月球上種植糧食和蔬菜呢?

  月壤中有農作物所需的多種元素,但缺乏氮、鋅、硼等農作物所需的微量元素。
  在月球上培育糧食和蔬菜,首先要建造由特殊材料構成的月球溫室,其次要有人造陽光,第三還要使用含有鉀和鈣等成分的特殊液體養料。實現月球溫室種植,目前在技術上有難以想象的困難,隻有完成了永久性月球前哨站建設之后,才有可能利用太空溫室培育蔬菜或其他植物。此外,科學家還在研究用化學物理方法合成氨基酸,如培養蛋白質較高的小球藻,以制備航天員食品。【詳細】
 

 
 



過往篇:“生物圈2號”的失敗
 

 


未來篇:“月球大飯店”?


  為了試驗人類離開地球能否生存,美國從1984年起在亞利桑那州建造了大型封閉的生態系統——生物圈2號。這個微型世界佔地1.3萬平方米,內有土壤、水源、空氣,以及多種多樣的動植物和微生物,還有人造海洋、平原、沼澤、雨林、沙漠、旅游區和居住區,除了電力傳輸、電信與外部有聯系外,幾乎是與外界隔絕的小生態系統。
  科學家們希望通過這個模擬地球環境的實驗室,為未來人類登陸其他星球建立居住基地進行探索。但生物圈2號試驗以失敗而告終,這一結果告誡人們,必須保護好茫茫宇宙中地球這唯一的人類家園,也告訴人們移民到其他星球面臨著巨大的困難。
 
  在世界上擁有許多著名大飯店的希爾頓國際公司也准備在月球上建造第一家飯店,這個取名為“月球希爾頓大飯店”的龐大綜合體將有5000間客房,它的動力將是兩塊龐大的太陽電池板,它還將有自己的海灘和海以及一個工作農場。

  這家公司正就這項工程同美國航空航天局的專家進行密切合作,並希望建立合作伙伴關系,以便能把客人送到這家大飯店去。希爾頓國際公司董事長彼得·喬治說:“我們決心實現這個計劃。既然那裡能維持生命,我們打算成為在那裡建造飯店的第一家公司。”希爾頓國際公司迄今為止已對這項工程花了10萬多英鎊。
 

  1.能夠為人類尋找新的資源與能源
  月球雖然荒涼,但並不是不毛之地,月球的土壤和岩石中蘊藏著鈦、氧、硅、鋁等上百種礦物質資源。月壤中還蘊藏了豐富氦-3,而氦-3是一種寶貴的核聚變燃料,也是一種清潔、高效的能源。月球上有些資源是我們地球幾乎沒有的或者比較稀少的,開發這些資源為人類所用,具有重大的經濟和科學意義。

  2.理想的對天觀測和對地監測站
  月球沒有大氣層,對任何頻率的電磁波都不會有大氣吸收,它也沒有地球上的電磁波“污染”或光“污染”,因此月球是進行射電天文觀測的理想場所﹔月球自轉速度很慢,以至月球上的一晝夜約等於地球的一個月,這樣我們可以在月球上長時間地精確觀測遠距離或模糊的目標。月球的自轉周期恰好等於它的公轉周圍,因此它總是用一面正對著地球,在這一面建立對地觀察站,將可以持續地對地球的地質構造及環境變化進行監測與研究,特別是對近地空間乃至深空小天體對地球可能的撞擊威脅進行監測。

  3.能進行科學研究
  月球沒有大氣,沒有磁場,沒有電磁波的吸收與輻射,重力加速度隻是地球的1/6。月球的這些特征使得許多在地球上無法進行或難於進行的研究與實驗可以在月球上進行。例如,可以在月球弱重力場環境下對植物的生長速度進行研究﹔在弱重力環境下進行晶體生長研究﹔可以在這種特殊環境下進行生命科學與材料科學等的研究。特別是一些地球上無法批量生產的特殊產品如生物醫藥制品、特種材料等可以在月球上生產。

  4.深空探測的中轉站
  月球幾乎沒有大氣和弱重力場環境,因而從月面發射深空探測器或星際載人飛船比從地面要容易得多,所需的能量也小得多,因此月球是人類進軍深空的天然發射平台,也是一個理想的深空探測中轉站。由於月球上存在制備火箭液體推進劑的原料氧和氫,因而未來可以利用月球資源進行火箭推進劑生產。在未來執行載人火星探測任務時,許多關鍵技術都可以在月球基地進行試驗驗証,並可在月球基地長期訓練航天員,使航天員逐漸適應長期離開地球的生活,為火星乃至更遠的星體做准備。

  5.是人類的科研場所
  月球保留了許多最初形成初期和演化過程的“痕跡”,而月球的形成與地球和整個太陽系大家庭密切相關,人們還可以通過研究月球,更深刻地認識地球和太陽系的起源與演化,從而也能夠探尋生命的起源。
 
來源:人民網科技 (責任編輯:趙竹青)
 
 
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