没有实现的美欧月球站设想

文/ 松堂

▲ “阿尔忒弥斯”载人登月计划

其实说到月球科研站，美国一直拥有比中国、俄罗斯更好的技术和经济条件去实现。但是因为政治气候的变化和党派之争，美国的月球科研站一直停留在PPT的阶段。

美国早期的月球站想法

从20世纪50年代开始，随着航天技术的发展，科学家、工程师和其他人提出了一些更具体的概念和设计。1954年，科幻作家阿瑟·C·克拉克提议在月球上建造一个由充气模块组成的基座，上面覆盖着月壤，用于隔热。至于各个舱段，要先发射到近地轨道上组装起来，然后再奔向月球。航天员要在月球上搭建一个类似冰屋的模块和一个充气无线电通信天线塔，然后搭建一个更大的、永久性的穹顶；养殖大量藻类来提供氧气，用核反应堆提供电力。然后还要建起一门电磁炮，用来向太空发射飞船和其他物体。

1959年，一位叫约翰·林哈特的科学家提出，设计一个可以“漂浮在静止的尘埃海洋”中的结构。当时人们相信，月球上可能有几千米深的尘埃海洋，所以林哈特设计了一个两端有半圆顶的半圆柱体，在基地上方是微流星体防护罩。

所有这些梦想都为后来的月球基地设计提供了营养。不过当美苏先后实现了探测器在月球上软着陆之后，人们终于知道，月球基本上就是个坚硬的岩土星球，虽然月壤很疏松，但厚度有限，这为真正的月球基地设计提供了基本前提。

哥伦比亚号航天飞机失事之后，美国航天开始重新选择自己的目标。随着星座计划的提出，载人月球探测再次进入决策者的视野。在星座计划当中，美国宇航局提出要建立一个月球基地，考虑到美国的决策体制和舆论压力，他们把这个基地形容为月球前哨站，试图淡化它的规模和永久性，希望人们把它看做是奔向火星的过渡地点而已。

▲ 美国宇航局的另一种月球基地设想，完全建筑在月面之上

1958年，美国空军提出Lunex项目，计划在月球上建立一个地下空军基地。1959年6月8日，美国陆军弹道导弹局（ABMA）组织了一个名为“地平线计划”的特别小组，评估在月球上建造军事基地的可行性。

地平线计划考虑从地球上多次发射火箭前往月球，先建造一个前哨站，然后持续送去各种组件。投入使用后，每个月都要发射火箭运送给养到月球。

美国宇航局曾经在上世纪80年代提出了一种模块化的早期月球基地设计概念。该基地可容纳612人，采用一个球形的充气式总体结构。底层是比较重的设备，如环境控制设备、航天员宿舍。月球样品分析、水培植物、动物试验区在中层。顶层是一条跑道。

月球基地配套重型加压月球车，可以在月球表面长时间跋涉。车内可以乘坐4人，各种生活物资和起居设施可以让这4人在其中工作生活两个星期之久，也就是一个月昼的时间。车上装有两类气闸舱。大型气闸舱可以供人员进出月球车，还能对接到月球基地的入口。小型气闸舱是用来采集月面样品的。航天员可以在车内操作机械手来选择、拾取和检索样品，再从小气闸舱把它们送进车内，人员不需要下车。车轮的设计在阿波罗月球车基础上做了改进。顶部有一个圆形的指挥塔，用来远望和观察地形。

约翰逊中心的4人月球站概念

2010年，美国宇航局约翰逊中心实施了月球表面系统概念研究，这个“月球表面系统”的意思，就是月球基地。其中比较重要的内容，就是引入原位资源利用，支持4名航天员在月球上生存和工作180天。

不但如此，该系统还要能够每年生产1吨氧气，供航天员呼吸。月球车可以是自主运行的，也可以是有人驾驶的。车上装有加压系统，可以在野外行驶数百千米。前哨站要具备不少于35千瓦的发电能力，可以储电，用于在月夜期间供电，供电要能满足勘探和科学目标的实验室系统和仪器用电需求，还要有足够的冗余以确保安全。

▲ 美国宇航局早期的月球基地艺术想像图

约翰逊中心的小组审查了多种月球前哨站的概念，主要考虑这几方面的问题：快速开发长期月面探索能力，充分利用火箭运力实现完整的月球基地功能，满足整个月球探索体系架构的需求，通过要素复制实现可持续性。

▲ 阿尔忒弥斯任务的航天服

▲ 美国宇航局的移动式月球基地

在前哨站建设初期，也就是当功能尚未完全具备的时候，要根据财政和工程上的可承受性来灵活调整建设进度，特别是强调在月面机动的能力。要可以接受前哨站是一个小规模设施，在月夜期间的工作能力会有所降低。要能够做到功能性重新定位，也就是说有关设施和舱段要可以更换安装位置。研究还假设月球前哨站具备水再生功能。

前哨站还考虑了今后与其他国家、企业月球居住舱相连接的能力，至少要连接一个用于物资供应的舱段。

和地球上首发快递一样，为了把设备和舱段运输到月球上，肯定要配备一些缓冲用的软质材料。这些东西在地球上容易变成白色垃圾，在月球上却很可能是无价之宝。与此同时，软质材料从地球到月球，也是要占用火箭运力的。根据美国宇航局的计算，这些包装材料大概要占火箭运力的大约30%，真的不是个小数目。因此，约翰逊中心展开了两种研究，首先是能不能尽量减少软质包装材料的使用，甚至是不用；其次是如果一定要用，能不能把包装材料二次应用，成为月球前哨站的有用材料。

包装材料的选择有3种。第一种是从航天飞机沿用而来的泡沫材料，由FOAMEX公司生产的PYRELL。第二种和第三种来自国际空间站的成熟产品。一种是Voltek公司生产的Minicel泡沫，是一种闭孔化学交联聚乙烯，它有良好的阻燃性，还可以抵挡空间碎片。另一种是ZOTEFOAMS公司的ZotekF30聚偏氟乙烯材料，同样具有良好的阻燃性。

到了特朗普执政时期，虽然美国宇航局再度得到了重返月球的拨款，并且把它命名为阿尔忒弥斯计划，但是规模甚至还不如星座计划，而且时间已经被耽误得很严重了。于是在阿尔忒弥斯计划当中，月球前哨站被缩水成一个小型设施，从模拟图上看，只是一个类似于房车大小的舱段。

▲ 欧空局的月球村是用月壤3D打印而成

欧洲的“月球村”概念

2015年，欧空局提出了“月球村”的概念。不过这并不是具体型号或者计划，而是一种行为方式。欧空局希望能够把全球公共和私人投资者、科学家、工程师、大学和商人聚集在一起，为各种目的讨论在月球和月球空间建设和共享基础设施的利益和能力。换言之，月球村试图创造一个国际合作和太空商业化都能蓬勃发展的愿景

欧空局为月球村提出了一些具体想法。月球村采用3D打印来制造居住设施，包括燃料储备设施、中继轨道飞行器、天文学研究设施，可以开发月球资源和旅游业。