人类建造月球基地究竟有多难？

1975年，在阿波罗最后一次登月的第三年，《太空:1999》首次在英国电视上播出。这部电视连续剧描述了摧毁月球的核爆炸。一个由300多人组成的国际月球殖民者离开了月球轨道，开始了未知的太空探索之旅。

当时年轻的埃隆·马斯克给这部电视剧留下了深刻的印象。2017年8月，马斯克透露了他们在月球上建造人类基地的计划，并以电视剧《太空:1999》中的太空月球基地命名为“月球基地阿尔法”。马斯克在推特上说，这部电视剧没有给观众带来轰动，但他个人非常喜欢。

据报道，SpaceX不是唯一一家制定人类登月计划的公司。中国国家航天局(CNSA)宣布嫦娥四号月球探测任务的新阶段圆满完成，此前嫦娥四号成为第一个软着陆在月球背面的航天器。

在全球范围内，人类登上月球50年后，建造月球基地的可行性逐渐形成。具有讽刺意味的是，尽管只有美国在月球上留下了足迹，但美国人现在必须加倍努力赶上来。美国直到2018年8月才宣布建造永久月球基地的计划。在此之前，美国宇航局一直关注火星，相比之下，欧洲航天局已经向前迈出了一步。

月亮村

欧洲航天局宣布了建造永久月球基地的计划。在新主任简·沃纳的倡议下，“月球村”的概念将包括各种团体，包括科学家、艺术家、公共组织和私人组织。月球村可用于天文研究、旅游或地球上紧缺矿产的地质勘探。

与此同时，麻省理工学院媒体实验室空间探索项目的创始人阿里尔·埃克布劳也希望“太空*化”。为此，他召集了一个多学科研究团队，在机器人、合成神经生物学、建筑、艺术、空间和设计方面拥有技术实力。

不是每个人都这样认为，但是欧洲航天局的科学顾问艾登·考利同意沃纳的观点，因为他是在欧洲航天局总部研究月球技术的第一批专家之一。他说:“起初每个人都看着我，好像我有两个脑袋，所以对我来说，看到人们越来越关注月球，我感到非常满足，这也证实了人们对月球探索重要性的认识。”

美国宇航局计划在2030年前将宇航员送上月球表面，并计划在月球轨道上建造一个名为“网关”的月球轨道平台。目前，商业公司也在准备登陆月球以启动探索项目。例如，“蓝色起源”号正在与OHB和MT航空航天公司建立合作关系，并计划发射一艘“蓝色月球”号宇宙货船在月球表面着陆。然而，无论哪个组织首先到达月球表面，首要任务是生存。迄今为止，人类在月球表面最长的寿命只有3天。如果人类计划停留更长时间，月球不是最受欢迎的目的地。

月球目的地

月球表面温度在零下127摄氏度到零下173摄氏度之间。有一定程度的辐射，并且处于低重力状态。它的重力只有地球的六分之一。一个阴历日相当于大约29个地球日，这意味着探测器登陆月球将经历29天，然后是29夜。太阳能充电可能会成为一个问题。因此，月球前哨站的任何新技术都必须适应这些条件。

德国航天专家皮埃尔·亚历克西斯·朱梅尔说，太空竞赛将持续五年，因为月球竞赛的目标是将最好的团队理念带到月球表面。在这些努力的基础上，包括“蓝色起源”、空中客车空间防御和空间公司和欧洲航天局在内的几个机构最近成立了一个名为“月球竞赛”的非营利组织。其目的是鼓励企业开发制造、能源生产、水资源开发(用月球水填充瓶子)和生物制造(维护第一个月球温室)方面的技术，并将在2019年10月的国际宇航大会上正式启动。

朱梅尔是空中客车公司的太空工程师，也是“月球竞赛”的创始人之一。他指出，我们将在今年3月发布相关的指导方针和规则。竞赛将持续五年，因为月球竞赛的目标是将最佳团队概念应用于月球表面的开发。

“月球竞赛”技术的原型是在月球条件下测试的，并建立在月球任务的基础上。朱梅尔说，这项太空任务主要是通过许多太空机构的合作来完成的。我们最初计划在2024-2025年实现这一目标。

建造月球家园

尽管早期月球基地的概念充满了艺术想象，但它将受到实际条件的限制。毕竟，去月球旅行的费用非常昂贵。空间负荷越重，它需要的燃料越多，相应的成本也越高。利用现有的月球资源来建造一个生存空间是有意义的。利用月球早期火山活动期间形成的熔岩管和隧道作为避难所来获取月球表面下的冷冻水资源是可能的。但是一个更直接的计划是用月球风化层建造一个栖息地，这是一种类似于地球火山沙的黑色玄武岩细沙。

科隆大学的马蒂亚斯·斯佩尔教授与德国航天中心合作，用火山粉末制造砖块。月球风化层模拟器是通过一个叫做烘烤的过程制造的，在这个过程中，阳光或激光被聚焦，将相关的材料结合在一起。他用3D打印机制作不同形状的砖块，并观察哪种是最好的。斯佩尔说:“我们可以利用当前的技术和建筑形状来构建建筑元素。我们不是在玩高积木，而是在做积木。”

这些砖块将建造一个类似冰屋的建筑结构，这样它就能抵抗来自顶部的额外压力。斯佩尔说:“冰顶上的压力来自一层大约1米厚的松散的风化层，因为月亮没有风吹走这些风化层，但同时它们可以作为一个自然辐射保护层。你需要带一个1平方米或更大的镜头来捕捉太阳光线，以实现月球尘埃的三维烧结和打印。然后你需要一名宇航员，或者一个机器人，将这些碎片拼凑在一起，最终形成一个人类聚居地，月球浮土中的氧气可以被提取出来供人类呼吸。”

斯佩尔说:“但在月球上建造人类定居点将是一个缓慢的过程。建造一座砖房需要大约5个小时，建造一座冰屋需要10，000块砖。这需要几个月的时间。”

如果更多的镜头投入使用，机器人被用来在月球上建造人类居住区，相应的建设时间可以缩短，但这是一个可行的计划。月壤可以用来建造像混凝土一样坚固的建筑。目前的技术只能提供混凝土强度的五分之一，相当于石膏的强度。因此，需要进一步的开发和设计来实现最终的理想强度。下一步是评估。幸运的是，欧洲航天局大规模月球设施的建设将于今年晚些时候开始。该设施可以为未来人类在月球上的生活提供技术和生活条件。

如何生存

随着科学家在月球两极发现水冰的证据，并最终在2018年8月得到美国宇航局的证实，这意味着任何月球基地都可以建在月球两极。月球风化层中的氧气也可以被提取出来用于人体呼吸。最有可能的来源是钛铁矿。当钛铁矿在大约1000摄氏度与氢气结合时，将产生水蒸气，然后水蒸气分离处理可以产生氢气和氧气。

首先，宇航员需要食物和饮料。嫦娥四号在月球上发芽，这让研究人员很兴奋。事实上，在太空中生产可持续食物并不是一个新想法。这个想法起源于1982年，当时苏联宇航员在“礼炮7号”空间站种植了拟南芥。

2010年，亚利桑那大学开发了一个“月球温室”的原型——一个水培系统，它使用一个5.5米长的薄膜覆盖管、一个水冷钠蒸汽灯和一个“外套”来储存种子，这有助于宇航员呼出二氧化碳和排泄尿液来提供水分，而光缆则提供阳光。

活力

新能源技术是人类在月球上生活的关键。地球上的燃料电池需要氢和氧(通常来自空气)之间的化学反应来发电，而水是副产品。尽管月球没有大气层，但一些大气成分仍然存在。

负责开发这些最新技术的考利说:“你可以分解月球上的水资源，并在晚上将它们重新组合起来发电。我们白天有大量的太阳能，其余的用来分离水，形成氢和氧，所以这是我们在月球上维持长期探索任务的一个独特工具。”

使用类似热泵的过程来储存热量有很大的潜力。考利说:“月球上没有对流层，因为没有风，所以来自太阳的热量停留在风化层。我们可以使用透镜或镜子将阳光聚焦在地面上，并利用这些资源来维持人类生活基地的温度或发电。”一旦这些技术得到完善和测试，并确保在月球条件下工作，宇航员将能够建造一个月球基地，这将比你想象的要快。