『月宫』之梦

□张祥根



『月宫』之梦

□张祥根

仰望夜空，人类一直梦想着登上月球，优美的神话故事“嫦娥奔月”就寄托着我们祖先对登月的憧憬。进入21世纪，世界航天大国纷纷掀起新一轮探月高潮。2004年，中国探月工程经过10年的酝酿，最终确定中国的探月工程分为“绕”“落”“回”3个阶段。从2007年起我国先后发射了“嫦娥一号”与“嫦娥二号”探月卫星，对月球表面环境、地貌、地形、地质构造与物理场进行探测。

2013年12月15日，“嫦娥三号”着陆器、巡视器顺利完成互拍成像，标志我国探月工程二期取得圆满成功，为下一步载人登月探测、建立月球前哨站的选址提供数据资料。除了中国，美国、俄罗斯、欧洲空间局、日本、印度等也相继提出新的探月计划，目标是使人类重返月球，建立类似中国神话中的广寒宫那样的月球基地，实现人类在月球长期居住的伟大梦想。如果要实现这一伟大梦想，我们需要解决哪些问题呢?

1.如何保障人类生存所需的氧气、水和食物

在月球上长期居住首要的问题是月球上缺乏人们生存必需的资源。月球上没有氧气，那么是否可以利用月球上的土壤、岩石制造氧气呢?这听起来有些不可思议，但从理论上讲是可行的。月岩主要是由硅氧化合物和其他矿物构成，理论上是可用于提取氧原子并制造氧气的。目前，美国科学家已经用特殊的方法让含氧的土壤或岩石分解，成功释放出氧气。

2009年，科学家在月球发现了有水的确切证据。月球两极可能存有1100万至3.3亿吨的水冰，可以满足人类在月球上的生存需要。如果把水分解成氧和氢，还可以为火箭提供燃料。

大量太空实验证明，小麦、大麦、玉米、西红柿等作物完全可以在太空环境中生长，俄罗斯在“和平”号空间站上成功地孵化出了鹌鹑，我国成功完成了第三代受控生态生保系统集成试验……这些都为未来建立月球基地，实现生命保障自给自足迈出了第一步。

2.怎样解决能源供应与交通问题

人类迁移到别的星体，必须有大量的、不间断的能源供应。目前，我们已知的太空能源主要有两个来源：核能和太阳能。将月球建设成一个能源基地，不但能为人类的月球基地提供动力，还可以为地球人谋福利。

科学家发现，在月球表层浮土混合物存在大量的氦-3。如果在月球上建造一个大型核电站，发出的巨大电力除供月球基地使用外，还可通过激光或微波输送到位于近地轨道上的能量中继卫星，再传送给地球接收站，让全世界都可以共享。遗憾的是，至今人类还没有掌握把氦-3转变成能量的方法。

使用太阳能相对简单，建设月球太阳能基地是可行的方案。科学家设想，月球太阳能基地可成对地建造在月球的正面和反面，位于月球赤道附近。每个基地建设成千上万个大型光电池阵，由光电池阵把太阳能转换成电能。

月面交通可采用太阳能月球车，它是人类近距离交通和货物装卸的主要工具。地下各居住区的联系，首选地下轨道交通，既可保持适当恒定温度，又可防止太阳粒子辐射和月球土壤粒子的污染。

3.月球基地应该建在哪里

美国国家航空航天局重返月球计划的核心目标是在月球上建立永久基地，最终的月球永久基地将可以保障航天员在月球上连续居住180天。然而，月球有一些使人类难以在它上面生活工作的环境特征，包括真空，极端冷热，辐射和资源难以利用等。

不过，月球也有一些“与人为善”的优点：月球上有近半的地区总“对着”地球，而且位置和距离基本不变，为通信提供极大的便利；月球整个表面都没有水，植被或灰暗大气的遮挡，一目了然；与地球上情况不同，物体不会生锈、不会腐烂、不会燃烧、人类不用担心风霜雪雨和蚊叮虫咬；月球上没有风，有我们在地球上体会不到的恒久性，把一个物体放到月面上，它将静静地躺在那里，既不会慢慢飘走，也不会掉转方向。

建立月球基地的地点可选在月球南极和北极。南极可能更适宜建基地，那里气温较合适、日照时间较长（占全天3/4），为利用太阳能发电提供了有利条件。另外，南极附近有可能找到人类生存所需的冰、氢气和其他矿产资源。

4.怎样建设月球居住舱

关于居住舱的建筑材料，有人已提出利用月球土壤和岩石制造玻璃、钢铁、铝等建筑材料。科学家提出了一个采矿方案，先把自动化机械设备送上月球，其中包括一台小型电磁采矿设备、一台提炼硅的设备、一台把硅制造成太阳能电池的设备和一台能生产更多上述自动化设备的“母机”。这样可以利用月球上的资源制造出第二代、第三代机械，扩大再生产。

在月球上，对人类生存构成威胁的主要是恒星辐射、真空、沙尘环境等。建造月球居住舱时，可采用两种方法来抵挡太阳辐射：一是房屋建造得足够高大、厚实；二是深入到月球内部几米处建造。居住舱上部建成半球形充气式风动结构，保证它的气密性，能承受紫外线，表面镀上铝和钛层，居住舱下部深埋入地下，保持温度恒定，保证航天员安全。把居住舱建在溶洞内是一种比较有效的措施和办法。

近年来，人们对人类重返月球的呼声越来越高，甚至做好了长期驻留月球的准备。如果这样，今后的月球之行将需要更多的后勤保障，如需要有近地轨道上的空间站、轨道转移飞行器和登月器等的支援。更有人梦想把月球建设成为地球的“第八大洲”，未来月球城市将有望出现在世人面前。

5.月球基地究竟什么样

世界各国的科学家对月球基地提出了不同方案，但是这些方案也有一些共同点：月球城建在一个密闭空间里，里面的环境与地球的自然环境类似，月球城的外罩十分坚固，足以抵御流星、陨石等袭击；为保持城内的温度适宜，外罩具有吸收和反射部分阳光的能力。

初级月球基地由6个居住舱组成，可容纳6名航天员。单个居住舱呈大圆筒形，长10米，直径4.5米，两个居住舱前后相接，形成一组，共组成3个组，排成一排，借助居住舱下部的支架安放在月面上。居住舱的顶部用一层厚厚的月球土壤覆盖，阻止宇宙射线的照射。这3组居住舱中一组作为航天员生活起居用，一组作为月球实验室，还有一组作为后勤保障。后期将覆盖层和顶篷改用混凝土制作，将大圆筒式的金属居住舱改成充气式结构，居住舱大小和形状取决于混凝土结构下面所留的空间。

高级月球基地可容纳12名航天员，包括飞船的着陆和起飞设备、太阳能发电站、月球开矿设备、居住舱和实验室、核电站和月球天文台。居住舱和实验室是一种由5层结构组成的复合体，第一层在月面上，其余4层在月面下。第一层为出舱活动设备层，由两部分组成，里面包括气闸舱以及月球服的维修、保养和储存设备。这层顶部覆盖有防辐射月球土壤。第二层是一个竖井状通道，上连接第一层，下连接第三层，竖井中安装有电梯，供人员进出各层使用。第三、第四层安装在月球溶洞内，两层紧连在一起，是人员居住舱和实验室。这两层开始是充气式结构，最终可成为永久性结构。第五层是最底层，主要用于安装基地的环控生保系统和其他设备。

人类对月球的开发和利用需要分步骤完成，先建立临时性的初级基地，再逐步建设永久性的高级基地，最后建成月球移民区。一些建设者将长期在月球上生活和工作，他们当中有少数人可能就在月球上安家落户。

不管人类对月球的未来有何种期待，何种梦想，都需要用行动去付诸实施。让我们期待着，有那么一天，月球能够成为我们人类的另一个家园。

（摘自《科学画报》2014年第1期）