日前,美國(guó)衆議院前議長(cháng)金裡(lǐ)奇等人提議懸賞20億美元,獎勵第一個建成(chéng)月球基地的企業,馬斯克的太空探索技術公司、貝索斯的藍色起(qǐ)源公司都(dōu)是熱門的中獎者。馬斯克直言:“這(zhè)是一個偉大的想法!”
除了私營太空企業,美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)、歐洲太空局(ESA)等政府航天機構也都(dōu)在計劃建設月球基地,達成(chéng)“殖民月球”的宏偉目标。至今爲止,各國(guó)都(dōu)提出過(guò)哪些月球基地方案?人類距離“殖民月球”究竟有多遠?
日前,著名航天新聞網站《今日太空》(Universe Today)發(fā)表《我們怎樣(yàng)殖民月球》一文,回顧了人類對(duì)月球基地的探索之路。
設想起(qǐ)源早,概念非常多
早在1638年,一位名叫(jiào)約翰·威爾金斯的主教就(jiù)在題爲《新世界和另一顆行星》的演講中,預言人類有一天將(jiāng)學(xué)會(huì)太空飛行并殖民月球——這(zhè)是有記載的、關于月球基地的最早設想。
20世紀50年代,随著(zhe)載人航天時(shí)代的開(kāi)啓,各國(guó)科學(xué)家開(kāi)始提出各種(zhǒng)月球基地概念和方案。1959年,美國(guó)陸軍發(fā)起(qǐ)一項名爲“地平線計劃”的研究項目,希望在1967年之前在月球建立一座堡壘。其設想在1965年由兩(liǎng)名“士兵宇航員”先行著(zhe)陸,之後(hòu)使用“土星一号”逐次運輸建築工人和貨物。
1961年,就(jiù)在時(shí)任美國(guó)總統肯尼迪宣布“阿波羅”計劃開(kāi)啓的同一年,美國(guó)空軍根據“地平線計劃”的結果發(fā)布了一份秘密報告,名爲“月球探測計劃”,提出1968年之前在月球建立一個地下空軍基地。
整個20世紀60年代,美國(guó)國(guó)家航空航天局進(jìn)行多項研究,希望在“阿波羅”計劃的基礎上建立月球基地,以降低成(chéng)本并确保可靠性。例如1962年,NASA高級項目經(jīng)理約翰·德尼克等人構想,在“阿波羅11号”的登陸點“甯靜之海”建立地下基地。該基地面(miàn)積爲1300平方米、可容納21名航天員,依靠核反應堆供電,并配備一個藻類空氣過(guò)濾系統。
進(jìn)入21世紀,随著(zhe)新一輪探月熱興起(qǐ),日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機構(JAXA)、俄羅斯聯邦航天局(Roskosmos)、NASA、ESA等全球知名航天機構紛紛提出更具現代意義的月球基地構想。
深空“中轉站”,科研好(hǎo)基地
人類爲何對(duì)月球基地如此執著(zhe)?殖民月球能(néng)給我們帶來哪些利益呢?毫無疑問,在太陽系的任何天體上建立常駐基地都(dōu)好(hǎo)處多多,人類可以借此開(kāi)展科學(xué)研究,獲取稀有資源,探索新興技術,并最終邁向(xiàng)更遠深空。
月球是離地球最近的天體,月球基地最突出的作用之一就(jiù)是充當人類探索火星、金星、小行星以及其他天體的“中轉站”。在月球表面(miàn)和軌道(dào)上建立“中轉站”,能(néng)夠爲深入太陽系的航天器加油、補給,甚至翻新維修,足以節省數十億美元的深空探測任務成(chéng)本。《今日太空》認爲,這(zhè)是NASA決心建立月球軌道(dào)空間站、ESA計劃建設國(guó)際“月球村”的真正原因。
月球基地的另一個用處就(jiù)是推動更深入的科學(xué)研究。比如通過(guò)研究微重力對(duì)人體的影響,可爲航天員更有效地準備長(cháng)期太空旅行、火星探測任務提供參考,爲人類殖民其他星球鋪平道(dào)路。同時(shí),月球背面(miàn)既沒(méi)有陽光,也沒(méi)有地球無線電幹擾,是建設射電和光學(xué)天文望遠鏡的最佳地址。建在月背的激光幹涉引力波天文台能(néng)夠更好(hǎo)地捕捉引力波,而事(shì)件視界望遠鏡也能(néng)更清晰地拍攝黑洞。
此外,月球的逃逸速度比地球低得多,隻有2.38公裡(lǐ)/秒,是絕佳的航天發(fā)射場。在月球建立酒店度假村、航天博物館和探險基地等休閑設施,發(fā)展太空旅遊,也能(néng)大大拉動經(jīng)濟發(fā)展。
挑戰仍不少,解決亦有招
月球基地最大的挑戰是嚴峻的自然環境。首先是極端的溫度,月球面(miàn)向(xiàng)太陽一面(miàn)溫度高達117℃,背面(miàn)則低至-43℃。其次,由于沒(méi)有大氣,流星會(huì)毫無阻攔地直接撞擊月球,同時(shí)磁場的微弱也使月面(miàn)的宇宙射線輻射強度遠超地表。因此,月球基地必須高度密封、内部加壓且堅固無比。
盡管困難重重,各國(guó)科學(xué)家已經(jīng)提出了諸多實現手段。正如地球上的房地産開(kāi)發(fā),月球基地建設的第一個問題就(jiù)是選址。目前呼聲最高的是月球南極的“艾特肯”盆地,那是一個巨大的撞擊坑,永久處于陰影之中,溫度相對(duì)穩定。多個探測任務已經(jīng)證實該地區存在水冰,可用來制造燃料、氧氣以及飲用水。
在建築方法上,NASA、ESA等都(dōu)提出使用3D打印和機器人施工等手段,搭建月球基地設施。自2013年以來,ESA一直與建築設計公司“Foster+Partners”合作設計國(guó)際月球村,他們提出的方案是在月表放置充氣框架,然後(hòu)用月表土壤、氧化鎂等制成(chéng)“混凝土”覆蓋其上。NASA則提出用微波轟擊月表風化層使其熔化,并3D打印基地建築。
在2017年美國(guó)航空航天學(xué)會(huì)主辦的航天論壇和博覽會(huì)上,土木工程師馬可·佩羅尼甚至提出在月球基地上覆蓋由高壓電纜環繞的透明圓頂,以主動屏蔽輻射。
金裡(lǐ)奇曾在2012年競選美國(guó)總統時(shí)允諾:如果當選,2020年就(jiù)建成(chéng)并運營月球基地。在普通人眼中,月球基地依然很科幻,但在無數科學(xué)家和航天工程師心裡(lǐ),月球基地真的并不遙遠。