如何建造月球基地?

发布网友 发布时间：2022-05-01 21:34

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热心网友 时间：2022-06-23 21:09

月球基地是指人类在月球上建立的生活与工作区域。事实上，在月球上建立基地，主要有以下目的：

（1）更好地开展天文观测等科学活动；

（2）在月球上建立空间发电站供地球使用；（3）开发月球各种矿物资源，为人类向更远的目标探索提供一个落脚点；（4）为飞向更远的行星的飞船提供建造材料甚至提供推进剂；（5）为更远的将来人类向月球移民打前站。

我们知道，向月球发射一艘宇宙飞船，代价已经十分高昂，建造月球基地将花费更大的成本。因此，到目前为止，月球基地还处在一般性探讨阶段。

建造月球基地与建造太空城市一样，对于普通人来说是一件不可思议的神奇事儿。但这件神奇的事儿却早已明确摆在了科学家面前，他们不仅对之进行了长期探索，而且正在准备进行具体实施。 美国是最先决定创建月球基地的国家。据悉，美国已决定耗资1000亿美元建立临时月球太空城。这一计划将分阶段进行。最初建立临时基地，人数从十几人逐步增加到数十人，他们将在月球进行矿物开采和冶炼试验，并为建造永久基地做准备。第二步计划建成中小型永久基地，人数增加到百余人，逐步形成从开采、冶炼到运输的整套生产系统。最后是在月球上建成一个可以容纳千人的月球城，各种类型的生产、生活、娱乐设施日趋完备，物资自给自足有余，还可以“出口”地球。 后英国一家杂志公布了美国的月球基地蓝图。该基地占地8000平方米，是一座圆形三层建筑物，直径64米，每层高4.5米。屋顶由混凝土建造，再覆以月球土，厚0.7—2.5米。墙壁分内外两部分，外墙6层，厚1.4米，内墙厚2.5米，内外墙中间夹0.7米厚的月球土，主要用于防宇宙射线、太阳风以及陨石的撞击。另外，建筑物中间还有一个圆形防空洞，一旦建筑物受损，大气外泄，人可以躲入其中避难。 与此同时，日本由未来工程学研究所牵头，召集能代表日本水平的大学、研究所以及20多家企业的技术专家，成立了“月球基地与月球资源开发研究会”，也提出了一份月球基地的建设蓝图。这一蓝图计划分为五个阶段实施。

第一阶段从20世纪末到21世纪初，主要对月球进行调查探测，用机器人为基地选址，绘出月球资源分布图；第二阶段从2004年开始，建设可供6—8人居住的直径为6米、长为11米的基地，人们可以不定期地在这里工作，时间为几天到几周；2010—2020年为第三阶段，基地扩大到可供8—32人居住，建成可防止阳光强烈辐射的保护装置，工作人员可在这里连续工作3—12个月；2020—2030年为第四阶段，基地进一步扩大，工作人员增至64—125人，居住时间长达1—5年，逐步解决氧气自给问题和农场建设问题；2030年以后进入第五阶段，基地做到完全自给自足，开始进行能源生产，月球和地球之间开辟定期航线，使月球基地成为人类在地球以外建立的第一个真正的太空居民点。

我们知道，人类要在月球表面正常生活居住，首先离不开必不可少的淡水和氧气，而月球上既没有水又没有空气。这怎么办呢？不过，科学家发现月球的沙土含有很多的氧，他们便提出了用月球沙土制造淡水和氧气的设想。这一设想是先用铲车自动挖掘月面的沙土，从中选出含氧的铁矿物，然后用氢使含氧铁矿物还原，便可制得淡水了。有了水，通电使水电解，得到的是氧气和氢气。氧气经液化贮存，随时可向基地居民供应。最初用作还原剂的氢可以从地球上运来，生产开始后电解水获得的氢即可循环使用。据估计，190吨月球沙土含有15—16吨含氧铁矿物，可制得1吨氧气。而1年只需要生产1吨氧便可维持月球上10人生存的需要。 其次，人类要在月球自给自足系统中生活，还必须保证食物供应。食物从哪里来呢？近几年来，科学家在太空站上进行了大量的生物实验，先后培育出了100多种“太空植物”，其中包括小麦、玉米、燕麦、大豆、西红柿、萝卜、卷心菜、甜菜等。而且证明在太空失重条件下，在月球土壤中植物种子发芽率更高，生长更快，开花或抽穗时间更早。科学家还对一些动物进行了试验，证明失重状态不会影响新生命的诞生。在太空站里，果蝇能像在地球上一样交配、产卵、繁殖后代；蜜蜂会筑巢，蜂王照样生儿育女。送上飞船的60只鹌鹑蛋，返回地面后仍能孵化出小鹌鹑。在飞船上搁置了59天的鱼卵，回到地面全都顺利地孵出了鱼苗。哺乳动物也不例外，雌鼠、雄鼠放在笼子里送上太空，照样合欢同居，雌鼠照样受孕怀胎，回到地面后产下了第一代“太空鼠”。因而只要在月球上建立起月球农业和养殖业基地，月球上人的食物来源是有充分保障的。 　而研究表明，月球基地的能源供应更不成问题。因为月球上无风无雨，晴朗无阴，终日有阳光照射，而且没有大气吸收，太阳的辐射强度大约是地球上的1.5倍。因此，月球上完全可以利用太阳能来照明、供热、采暖、发电。当然，必要时还可以在月球上建立核电站，以保证基地能源的充足供应。

月球基地能否迅速地发展，完全取决于是不是有可能将开采的材料大量射离月面。这里需要一种称为物质驱动器的月球物质高效率发射装置。物质驱动器在不到160米长的轨道上将有效载荷加速到可摆脱月球引力的速度，即每秒2.31千米，连续不断将有效载荷射离月面，然后使脱离轨道的载荷朝着一定的方向准确地飞往空间某一位置，也就是月面上空60820千米，称为地月体系中的拉格朗日平衡点的地方。在那里再由一直径约9米的圆柱形接收器将其截获，停留平衡点的物质接收器可以耗能最少地进行工作，被截获的月球物质然后被缓缓送入高地球轨道的各用户。普林斯顿一实验室曾做了这种物质驱动器的模型，利用它运载工具被加速到1100个重力加速度，是航天飞机能达到的最高加速度的100倍。除了轨道长度和运载工具的质量外，模型和实物同样大小。导轨仅用一段，只有半米之长，是由20个驱动线圈组成的。启动后，运载工具从静止状态开始运行，以400千米／小时的速度飞出半米长的导轨。

目前，科学家已有设想要用一种类似汽车装配中的机器人那样的自动复制机，经过2年左右时间生产100多台月球物质驱动器，每年能把10万多吨的材料运输到空间工厂和各大型空间站。这样，在未来太空，将会出现一个全新的产业，人类将逐渐摆脱地球的羁绊。

而建立月球基地还要求研制一种能将人员和物资送往近地轨道以外太空去的轨道间运输飞船。它将在近地轨道和地球同步轨道间往返运送有效载荷，并将有效载荷运送到通向月球、小行星和行星的特定轨道上。1986年3月—7月期间，前苏联的“联盟T—15”号飞船曾在“和平”号和“礼炮7”号两座空间站之间进行过往返穿梭飞行，进行人员和仪器设备的运输。但是，这仅是低轨道之间的空间运输。美国的航天飞机所能到达的高度也只限于近地轨道。所以，建造轨道间的运输飞船是将人员和货物送往空间站以外轨道的先决条件。

知识点

炼铝新工艺

月球表面上的铝是由称之为斜长石的复杂结构所组成。科学家经过反复试验与研究，提出了一套炼铝的新工艺。具体做法是：将月岩粉碎，在1700℃下加热熔化，然后在水中冷却，制成多质的球，再经粉碎，在其中加入100℃的硫酸，即可浸出铝。用离心分离法和过滤法除去硅化物后，再将它在900℃的温度下进行热解反应，得到氧化铝和硫酸钠的混合物。随后洗去硫酸钠并进行干燥，再与碳混合加热，同时加入氯气与之进行反应，生成了氯化铝，经过电解，获得最终产品——纯铝。