▲ 半地下式月球基地設(shè)想圖。

▲ 宇航員在月球上進(jìn)行科研活動(dòng)設(shè)想圖。

　　新聞背景

　　本月2日，我國(guó)用長(zhǎng)征3號(hào)乙改進(jìn)型運(yùn)載火箭成功發(fā)射了嫦娥3號(hào)落月探測(cè)器，它將首次實(shí)現(xiàn)我國(guó)對(duì)地球以外天體的軟著陸及巡視勘察任務(wù)，掀起新的一股“探月熱”。

　　人類(lèi)的探月可分探月、登月和駐月三大步。人類(lèi)已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了載人登月，那么，要實(shí)現(xiàn)人類(lèi)長(zhǎng)久駐月——打造月球基地的目標(biāo)，還需要克服什么樣的問(wèn)題和障礙？這樣的目標(biāo)又有什么樣的意義？

　　對(duì)于人類(lèi)探月的“探、登、駐”三大步，目前美國(guó)已走完了前兩步，前蘇聯(lián)/俄羅斯走完了第一步，而歐洲、日本、中國(guó)和印度等還都處在第一階段，以探月為主攻方向，并按照繞月、落月、返回三小步分步實(shí)施。但這些國(guó)家的最終目標(biāo)還是在月球建立永久性駐人的月球基地。

　　有水、有陽(yáng)光、便于著陸

　　月球基地選址要綜合考慮利弊

　　月球雖然很大，但不是什么地方都可以建立基地的。所以首先要通過(guò)發(fā)射多個(gè)繞月探測(cè)器對(duì)月球進(jìn)行全面了解，為月球基地初步選址；然后用月球機(jī)器人對(duì)所選地址進(jìn)行實(shí)地詳細(xì)考察。這些月球機(jī)器人不僅要在航天員登上月球之前打前站，而且在航天員離開(kāi)返回地球后，還可留守月球自主工作。

　　雖然以往曾進(jìn)行過(guò)大量的月球探測(cè)，掌握了不少有關(guān)月球的資料，但要建設(shè)月球基地僅靠這些資料仍然不夠。例如，對(duì)月球的兩極地區(qū)，特別是月球的背面，人類(lèi)就了解得不多。水是基地選址的重要條件，但根據(jù)目前的了解，只有在月球兩極終年不見(jiàn)陽(yáng)光的地方存在豐富的水冰。

　　2009年6月18日，美國(guó)用宇宙神5號(hào)火箭一舉發(fā)射“月球勘測(cè)軌道器”和“月球坑觀(guān)測(cè)與感知衛(wèi)星”兩個(gè)月球探測(cè)器，其中“月球勘測(cè)軌道器”運(yùn)行在距月球表面約50千米的圓形月球極地軌道，分辨率優(yōu)于1米，用于為建造月球基地選址；“月球坑觀(guān)測(cè)與感知衛(wèi)星”通過(guò)撞擊月球南極卡比厄斯月球坑，發(fā)現(xiàn)月球上存在水，而且不是一星半點(diǎn)。美國(guó)還在2011年發(fā)射了“月球重力恢復(fù)和內(nèi)部實(shí)驗(yàn)室”，2013 年發(fā)射了“月球大氣和塵埃環(huán)境探測(cè)器”，對(duì)月球進(jìn)一步勘探。

　　根據(jù)月球基地的不同用途，其選址的標(biāo)準(zhǔn)和要求也不同。如果在月球建立能源基地，應(yīng)根據(jù)月球能源的分布情況來(lái)選擇；如果在月球建立科研基地，可在月球的背面選址，那里不僅沒(méi)有大氣層、任何震動(dòng)、磁場(chǎng)，而且沒(méi)有地球無(wú)線(xiàn)電波的干擾，很適合進(jìn)行天文觀(guān)測(cè)或其他科研，再有，月球的1天相當(dāng)于地球的約28天,所以可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)觀(guān)測(cè)或開(kāi)展其他科學(xué)研究。但這會(huì)帶來(lái)與地球上飛行控制中心的通信聯(lián)系方面的困難，要依靠月球中繼衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)，因此需要權(quán)衡利弊、綜合考慮。

　　簡(jiǎn)言之，月球基地選址有兩個(gè)基本要求：充足的陽(yáng)光和儲(chǔ)存著豐富的水冰。從目前來(lái)看，在月球兩極建基地比較好，因?yàn)槟抢锏貏?shì)比較平坦，有利于登月球飛船的起飛和著陸；月球南北兩極有一些區(qū)域接近于在太陽(yáng)的永久照射之下，而在太陽(yáng)照不到的地方又有水冰存在。

　　由于月海多集中在月球北極，在月球南極月海不多，因此把月球基地建在月球北極的可能性很大。也有人主張比較高級(jí)的月球基地應(yīng)建在月球的熔洞內(nèi)，因?yàn)樵谠虑蛉鄱磧?nèi)不僅保溫性能好，而且還可以有效防護(hù)航天員不受宇宙輻射和微隕石雨的傷害，但這種熔洞一般是在環(huán)形山的山腳下，這就跟選擇飛船著陸地點(diǎn)形成一對(duì)矛盾，也需要綜合考量。

　　氧氣、水、食物自給自足

　　中高級(jí)月球基地要學(xué)“南泥灣”

　　與其他載人航天器一樣, 月球基地包括兩個(gè)最基本、也是最重要的設(shè)施，那就是可供航天員生活和工作的加壓居住艙和生命保障系統(tǒng)。在月球基地的不同發(fā)展階段可以建不同的居住艙。初級(jí)基地的居住艙可用移動(dòng)式居住艙，也能直接使用登月飛船上的月球著陸器。后者設(shè)備簡(jiǎn)陋，可供航天員在里面臨時(shí)生活和工作30天；前者可用于初級(jí)基地和中級(jí)月球基地。高級(jí)基地一般采用由金屬結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)制作成的固定式居住艙，其中前者為類(lèi)似于空間站的圓筒形艙段，但為了防止宇宙輻射對(duì)基地乘員的傷害，這兩種固定式居住艙都必須埋在地下或是建成半地下。

　　月球基地上所使用的生命保障系統(tǒng)也隨基地不同而不同。初級(jí)基地的生命保障系統(tǒng)是非再生式的，即其上的氧氣、水和食物要依靠來(lái)自地球的補(bǔ)充供應(yīng)。中高級(jí)月球基地上的生命保障系統(tǒng)是再生式的，即其上的氧氣、水或食物都要靠密閉循環(huán)處理和綠色植物的光合作用來(lái)就地解決。

　　除了加壓居住艙和生命保障系統(tǒng)外，供電系統(tǒng)、出艙活動(dòng)系統(tǒng)和月球漫游車(chē)也是月球基地上必不可少的重要設(shè)施。

　　有科學(xué)家建議，載人月球基地應(yīng)分三個(gè)階段進(jìn)行建設(shè)：第一階段是準(zhǔn)備階段，即為月球基地選址和完成月球基地建設(shè)的前期準(zhǔn)備工作。第二階段是初級(jí)基地建設(shè)階段，即將航天員和基地的建造設(shè)備送上月球，然后將設(shè)備組裝起來(lái)。由于第一個(gè)月球基地有繁重的月球考察任務(wù)，因此有關(guān)的科學(xué)儀器、實(shí)驗(yàn)室、發(fā)電設(shè)備、通信設(shè)備、漫游車(chē)、小型挖土機(jī)和勘探設(shè)備也應(yīng)該準(zhǔn)備好和組裝好，所有東西都應(yīng)該處于“待命狀態(tài)”。第三階段是發(fā)展階段，即從初級(jí)月球基地發(fā)展為中高級(jí)月球基地的階段。在此階段，基地成員將從6人擴(kuò)大到12人，并能在基地停留3個(gè)月到半年。在此階段，基地的居住艙也將從2至3個(gè)發(fā)展為5至7個(gè)。

　　延伸閱讀

　　建月球基地有什么用？

　　優(yōu)質(zhì)的科研平臺(tái)

　　月球是研究地球的寶地。由于月球幾乎沒(méi)有大氣和地質(zhì)活動(dòng)，巖石受到的損壞不大，在那里研究月球巖石相當(dāng)于從研究地球39億～40億年前的標(biāo)本入手，所以月球是研究地球起源與演化的最佳“標(biāo)本”。

　　月球沒(méi)有大氣層，沒(méi)有全球性的磁場(chǎng)，內(nèi)部能量已近于衰竭（月震釋放的能量?jī)H相當(dāng)于地震的1億分之一），月球背面不受地球無(wú)線(xiàn)電波干擾，表面還具有高潔凈和弱重力的特征。這些特征對(duì)天文觀(guān)測(cè)來(lái)講無(wú)與倫比，所以很多天文學(xué)家都向往能在月球上建起大型月基天文臺(tái)。這次嫦娥3號(hào)在世界上首次使用的月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡實(shí)際上就是一個(gè)無(wú)人月球天文臺(tái)。

　　豐富的能源寶庫(kù)

　　月球還有可能在將來(lái)成為人類(lèi)的能源基地。通過(guò)實(shí)施阿波羅登月工程發(fā)現(xiàn)，在月球表面含有大量的氦3，大概有100萬(wàn)噸至500萬(wàn)噸，而這種在地球上很難得到的物質(zhì)是清潔、安全和高效的核聚變發(fā)電燃料，可提供便宜、無(wú)毒和無(wú)放射性的能源，被科學(xué)界稱(chēng)作“完美能源”，所以月球已被譽(yù)為21世紀(jì)的“波斯灣”。這次嫦娥3號(hào)在世界上首次使用的測(cè)月雷達(dá)將能探測(cè)30米厚的月壤結(jié)構(gòu)，從而能進(jìn)一步了解氦3多少與分布。為了降低成本，不少?lài)?guó)家設(shè)想直接在月球上建造核電站，電站發(fā)出的巨大電力除供月球基地使用外，還將通過(guò)激光或微波輸送到位于近地軌道上的能量中繼衛(wèi)星，再由中繼衛(wèi)星以激光或微波形式傳送給地球。

　　也有人提出在月球上建太陽(yáng)能基地。因?yàn)樵虑虮砻鎺缀鯖](méi)有大氣，太陽(yáng)輻射可以長(zhǎng)驅(qū)直入。另外，月球很容易滿(mǎn)足用目前光電技術(shù)進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電需要占用大片光照充足土地的要求。這也需要解決無(wú)線(xiàn)輸電的難題。

　　另外，月球上還蘊(yùn)藏有豐富的鈦、鐵、鈾、釷、稀土、鎂、磷、硅、鈉、鉀、鎳、鉻、錳等礦產(chǎn)，其中有5種是地球上沒(méi)有的。月壤中豐富的鋁、鐵、硅可用來(lái)直接生產(chǎn)建材造房屋。嫦娥3號(hào)上的紅外譜儀和X射線(xiàn)譜儀可進(jìn)一步調(diào)查月表物質(zhì)成分和可利用資源。

　　理想的中轉(zhuǎn)基地

　　有人將月球比喻為地球的第八大洲，月球上擁有相當(dāng)于亞洲那樣大的廣闊月面，還有很多其他用途，例如：利用月球比地球穩(wěn)定得多，并擁有弱重力、高潔凈的特殊自然條件和自然環(huán)境，能制備一些昂貴生物制品與特殊材料等。

　　月球可作為理想的星際飛行中轉(zhuǎn)站。人類(lèi)要遠(yuǎn)航到其他行星，甚至飛往更遙遠(yuǎn)的太陽(yáng)系之外的星系，需要配備足夠的燃料、水和食物。如果在月球上建立起工業(yè)基地和開(kāi)辦農(nóng)場(chǎng)，這一切就都可以由月球基地提供。月球的引力只有地球的1/6，所以逃逸速度要比地球小得多，每秒只有2.4千米，飛船攜帶有效載荷脫離月球飛向太空，要比攜帶同樣重的有效載荷離開(kāi)地球容易得多。