月球居住计划

月球居住计划作者：吴鑫宇1，王博2西北工业大学电子信息学院电子信息工程（国际班）1：负责建造月球基地（学号2015302011）；2:负责实现生态循环（学号2015302010）；摘要：人类在月球上如何长期建筑，一直是当下科学家们炙手可热的话题。倘若我们真的拥有足够的航天技术来到月球，如何才能实现月球居住呢？我们就建造月球基地，和实现生态循环这“软件”，“硬件”两个方面，发表一下愚见，希望读者能够指正。一、建造月球基地1.1月壤勘探和选址1.1.1月球基地计划美国是最早宣布创建月球基地的国家，甚至宣布斥资1000亿美元，分布完成基地工程。而在2014年11月，欧洲航天局披露首个月球人类基地方案。同年12月31日，研制“泰梅尔”超轻型火箭的俄罗斯“LINIndustrial”公司宣布在做出相关决定后、于十年内在月球建基地。由此可见，在月球建设基地是未来时机太空计划不可缺少的一步。1.1.2月球表面地形和土壤分析众所周知，月球表面的环形山十分密集，其中不乏有特大型号的，如月球南极附近的贝利环形山，直径达295公里。也有穴坑深度出众的，如牛顿环形山，中心坑穴深8000多米。这些尺寸足够大，地形适合的环形山，未尝不可以成为月球基地的摇篮。另一方面，月球分为正面和背面且两个半球的表面存在着较大的不同。正面是较为广阔的平原地带，也成为月海，在半球覆盖率高达31.2%；而相较之下，月球的背面，存在着相对更密集的陨石坑。适合人类居住的地貌自然是较为广阔的平原，因此月球受袭击相对较少，地貌也相对缓和的正面半球，可以考虑建造月球基地。再看月球表面的月壤，其本质是一些具有粘性的，直径小于1mm的细小粒子，不同地方的堆积程度不同，后的地方可以达到5-6米。由于缺乏水分和直接暴露于太空环境，月壤的质量和地球土壤有所不同。它的主要成分是半玻璃状的二氧化硅，数十亿年的碰撞将月球表面融化成玻璃状，而后又砸成碎片，形成了现在的样子。1.1.3可利用资源月海表面月壤的主要成分为类似玄武岩的矿石，成为月海玄武岩，其具有耐磨，抗压等优点，是修建公路和基础设施的良好材料。同时，月壤中也有十分丰富的矿产资源，如铁，镁，钙，锌等，还月壤中含有铈、铼，是十分宝贵的稀缺金属资源。此外，值得高兴的是，月壤中富含了大量的氦-3，是一种清洁、高效的核聚变发电燃料，据各国科学家分析，其在月壤中的积累量估计可以达到100-500万吨，对于探月工程来说，实在是一个福音。1.2月球基地的建设谈到基地的建设，较为典型的就是美国的门德尔计划。该计划在构件组装阶段，采用21根直径6米，长18米的巨型管道，组成3个等边六角形，六角形中用高压充气建立18米高的巨大圆舱，人员设备皆可容纳在管道或圆舱中。第四阶段开采利用月岩中氧、铝、铁、钛、硅等资源，制取生活用氧，及扩建月球基地所需的金属、玻璃等原材料。1.1.1资源开采储存为了提高基地的建设效率，有必要现行建设小型的资源开采基地，以配合后期的其余基地进行流水线生产补给，其结构类型可以效仿门德尔计划的架构类型，并不需要太精致。当然资源不可能全部从月球上采集获得，很大程度上任然依赖于地球，这样的做法只是双管齐下。1.1.2居住基地——“生物圈”这是驻月计划中人类居住的主要地点，自然也是最紧密，最不能出差错的地方。应该取址于平缓的月海，背靠环形山的坡面（也可以考虑中央峰）。利用二氧化硅为原料做扁球型的玻璃罩，接壤加深，确保密封，最后再冲入大气环境。生物圈中能源中心和操控中心必须建在地下，这是毋庸置疑的，最好进行物理隔离，以防发生难以预料的袭击状况。值得一提的是，生物圈系统的构造应该是有大到小的，即先构造数个距离相近的小的生物圈，再逐渐将更大的密封罩覆盖其上，从而扩大生物圈的面积，这样一方面不会导致铁锁连舟的效应，一方面也减轻了短期的施工压力，提供了一定的容错空间。1.1.3应急空间这是用来防治突发状况的应急空间基地，也应该是防备系统最为坚壁的部分，可以提供短期内的人员避难和物资缓存，建筑时加大高强度材料的投入，但是建造空间不用太大。1.3保卫工作和太空防护陨石的撞击是在所难免的，因此我们需要构建较为高强度的防御系统，这一方面包括挨打能力，另一方面包括预警能力。1.3.1抗击打能力需要从月球基地暴露部分和易受袭击部分加强基础设施的强度，并在周围配备应急空间基地。提供临时受难时所需的物资和能源，并撤离人员。也可以将重要的操控中心和能源中心建在地下，减少受破坏的可能性。1.3.2预警能力应该配备一定的制导武器，例如导弹防御系统，在生态圈周围呈现六芒星位置的高台摆设。配备必要的军事武装防御，例如雷达，能够计时预警太空的袭击，配合制导系统提前派出潜在危险。