距離阿波羅登月已經(jīng)過(guò)去40年時(shí)間，但人類(lèi)殖民月球的想法依然止于科幻小說(shuō)中。2016年年末，中國(guó)發(fā)布《中國(guó)航天白皮書(shū)》，其中詳細(xì)披露了全球關(guān)注的中國(guó)“探月工程”未來(lái)“大動(dòng)作”：中國(guó)將在2017年底發(fā)射嫦娥五號(hào)月球探測(cè)器；2018年前后將發(fā)射嫦娥四號(hào)月球探測(cè)器,實(shí)現(xiàn)人類(lèi)探測(cè)器在月球背面首次軟著陸；2020年左右,將發(fā)射嫦娥六號(hào)等月球探測(cè)器,實(shí)現(xiàn)從月球極區(qū)采樣返回…

科學(xué)家們認(rèn)為，人類(lèi)最終可將月球打造成“第八大洲”，但很難預(yù)料，未來(lái)第一個(gè)實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)或殖民月球的國(guó)家究竟是中國(guó)還是美國(guó)?，F(xiàn)在能否在月球上生存已經(jīng)不是最大的問(wèn)題，最大的挑戰(zhàn)是我們?yōu)楹我趁裨虑颍亢螘r(shí)殖民？殖民后人類(lèi)住在哪里？如何在月球上維持生存？我們將在本文中為你提供這些問(wèn)題的答案。

1

為何要殖民月球？

促進(jìn)科技發(fā)展。殖民月球是空前艱巨的事業(yè)，需要解決各種難題，這必然會(huì)促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，比如在航天器、人工智能、計(jì)算機(jī)、機(jī)器人、精密儀器、遙感、通信、材料、建筑、能源等工程技術(shù)以及空間生物、空間物理、空間天文等。殖民月球不僅是個(gè)好主意，而且能夠真正地改變地球上的生活。

利用月球資源。月巖中含有地殼中的全部物質(zhì)元素，約有60種礦藏。此外，月球上有豐富的能源，特別是氦-3?；鹦呛湍拘侵g的小行星帶有數(shù)以十億計(jì)的小行星，它們也擁有許多有用物質(zhì)，包括水冰、氫、氧甚至貴金屬。它們都漂浮在太空便利店中，可以滿(mǎn)足人類(lèi)探索更深太空所需補(bǔ)給。前往月球進(jìn)行太空旅游也擁有巨大潛力。

利用月球環(huán)境。由于月球上重力很低，且空氣稀薄，在月球上表面制造更大體積的零部件比地球上容易得多，比如制造太空船或太空基礎(chǔ)設(shè)施且成本更低。月球還可充當(dāng)太空探索前哨，從那里前往太陽(yáng)系其他地方也更簡(jiǎn)單。 

了解地球歷史。月球表面上未經(jīng)過(guò)人為改造和破壞，因此研究月球成因、演變和構(gòu)造等有助于了解地球、太陽(yáng)系乃至整個(gè)宇宙的起源和演變，甚至可找到地球生命起源和進(jìn)化的線(xiàn)索。此外，月球與地球距離更近。如果月球居民遇到困難，地球可立刻提供救援。 

2

殖民月球需克服哪些困難？

對(duì)月球巖石和土壤樣本的分析顯示，月球構(gòu)成與地球十分相似。諸多月球探測(cè)器已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，月球可能像地球那樣擁有液態(tài)水。那么人類(lèi)為何至今依然無(wú)法登上月球？

首先，月球上幾乎沒(méi)有空氣和大氣層，只有輕微的重力，溫度相差懸殊，每次白天、黑夜交替各有360小時(shí)（15天），其白天可達(dá)零上123攝氏度，能將人烤成人干。夜晚則可降至零下233攝氏度，能將人凍成冰棍。

其次，微流星體不斷撞擊月球表面，來(lái)自天空的危險(xiǎn)遠(yuǎn)高于地球。由于沒(méi)有大氣層，太陽(yáng)紫外線(xiàn)可對(duì)月球表面上的生物造成巨大傷害。月球上還存在風(fēng)化問(wèn)題。月球表面有60多公里厚的粉塵，將巖石和地殼完全覆蓋住。無(wú)論對(duì)于人類(lèi)還是機(jī)器來(lái)說(shuō)，這些灰塵都有巨大危害。

第三，在月球上建造大型基礎(chǔ)設(shè)施需要的資源太多，相關(guān)項(xiàng)目往往被延誤，最后成為空口承諾。而要將這些巨型基礎(chǔ)設(shè)施從地球運(yùn)送到30多萬(wàn)公里外的月球上，并在月球表面厚厚的粉塵層上建造時(shí)，資金壓力將無(wú)比龐大。

最后，地球上持續(xù)的政治和經(jīng)濟(jì)沖突也在阻礙著人類(lèi)登陸月球。

3

殖民月球住在哪？能搞房地產(chǎn)嗎？

目前傳回的數(shù)據(jù)顯示，月球表面幾乎沒(méi)有任何適合居住的地方。唯一可能適合建立月球基地的地方可能就是月球的兩極。這些地方可能儲(chǔ)存有大量水冰，而且可享受太陽(yáng)幾個(gè)月的低光照。與其他地方白天的炙熱相比，月球兩極永遠(yuǎn)都處于夕陽(yáng)般的溫暖中，溫度始終保持在零度左右。所以月球的兩極應(yīng)該是未來(lái)房產(chǎn)商拿地的黃金地帶吧，問(wèn)題是地是誰(shuí)的？又該由誰(shuí)來(lái)開(kāi)發(fā)呢？

相比較兩極，月球地下或許適合人類(lèi)居?。鸿彾椿蛘呃锰烊坏娜蹘r洞。地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為，巖漿流經(jīng)過(guò)巖石，隨著火山噴發(fā)結(jié)束、溫度降低會(huì)形成固態(tài)通道，這就是熔巖洞。科學(xué)家通過(guò)研究月球探測(cè)器上采集的圖像，基于重力變化研究發(fā)現(xiàn)，月球表面也可能存在結(jié)構(gòu)類(lèi)似的熔巖洞。這些熔巖洞最初或許只有30米寬，但在頂層厚度和重力影響下，它們的寬度可達(dá)5公里，遠(yuǎn)超過(guò)2015年所預(yù)計(jì)1公里。

如果這些熔巖洞足夠穩(wěn)定，可以成為將來(lái)永久月球基地所在。有了這些基地，我們就可以解決因大氣層不足引發(fā)的隕石降落、太陽(yáng)輻射太強(qiáng)等危險(xiǎn)。美國(guó)宇航局指出，人類(lèi)很可能在未來(lái)10年重返月球。而這些發(fā)現(xiàn)和進(jìn)一步的研究顯示，熔巖洞也可成為在月球表面上采集自然資源的商業(yè)采礦基地。它們或許可成為未來(lái)人類(lèi)的永久月球家園，為人類(lèi)未來(lái)探索并利用月球上豐富的水凍冰、稀有金屬和氦同位素等提供幫助。

4

如何維持在月球上的生存？

▲“月球水”科幻假想圖

即使要在地球上維持生存，人類(lèi)也必須要喝水。在月球上同樣如此，水同樣是最重要的生存保障。科學(xué)家們指出，月球上可能存有數(shù)十億噸水。這些水非常寶貴，堪稱(chēng)銀河系的“瑞士軍刀”。它可供人類(lèi)飲用，幫助人類(lèi)形成保護(hù)宇宙輻射的防護(hù)罩，用于種植植物、保持衛(wèi)生，提取氧氣以供呼吸等。在液態(tài)氧和液態(tài)氫狀態(tài)時(shí)，水也可成為最強(qiáng)大的化學(xué)火箭推進(jìn)劑。為此，要想在月球上成功殖民，最重要的就是找到水。

除了水外，人類(lèi)還需要呼吸空氣。記得月壤嗎？它含有42%的氧氣，如果我們能夠從其中提取氧氣。這些氧氣可維持人類(lèi)呼吸，也可與氫結(jié)合獲得水，并制作成火箭燃料。此外，我們知道月球上有許多水冰，巖石中也封存著許多氧氣，為此將來(lái)的月球居民可用它們來(lái)制造水和空氣。月球上也有晝夜之分，其白晝長(zhǎng)達(dá)360個(gè)小時(shí)，為此完全可以通過(guò)收集太陽(yáng)能發(fā)電。此外，月球上的氦-3也是非常高效的能源，如果核聚反應(yīng)爐采用的原料是氦-3，其產(chǎn)生的能量將更多。并且氦-3在反應(yīng)爐中產(chǎn)生的廢料輻射量極低，不必?fù)?dān)心其污染環(huán)境。

到目前為止,科學(xué)家們已在太空中成功地培育出100多種植物，包括小麥、大麥、玉米、燕麥、黃豆、黃瓜、西紅柿、煙草、青椒、蘿卜、甜菜和棉花等。實(shí)驗(yàn)顯示，許多植物可以在月球上生長(zhǎng)，它們?cè)谠虑蛭⒅亓Νh(huán)境發(fā)芽率反而更高、生長(zhǎng)更快、收獲時(shí)間更早。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也顯示，果蠅、鵪鶉、老鼠等動(dòng)物也能適應(yīng)月球生活。 

月球的重力僅是地球的六分之一，因此在月球上運(yùn)動(dòng)可能是一種挑戰(zhàn)。月球殖民者跳起的高度可達(dá)到地球上的6倍。換言之，在地球上的橄欖球場(chǎng)大有91米長(zhǎng)，而在月球上其長(zhǎng)度需要549米。月球上的運(yùn)動(dòng)員無(wú)須擔(dān)心天氣情況，因?yàn)樵虑虼髿鈱邮窒”?，沒(méi)有復(fù)雜的天氣變化。每天都是晴天，不會(huì)下雨。可是你必須注意所謂的“太空天氣”，包括可能有高爾夫球大小的流星粒子和來(lái)自太陽(yáng)耀斑中的高能粒子襲擊。另一種潛在危險(xiǎn)可能是月球地震。阿波羅登月宇航員留在月球上的地震儀顯示，月球依然存在地震活動(dòng)。這些地震足以引起建筑物結(jié)構(gòu)損傷。為此，人們需要確保月球住宅足夠堅(jiān)固。

隨著越來(lái)越多國(guó)家將目標(biāo)對(duì)準(zhǔn)火星，我們應(yīng)該重點(diǎn)放在距離地球最近的天體上。我們應(yīng)該發(fā)射專(zhuān)門(mén)尋找水的探測(cè)器，然后幫助人類(lèi)重返月球。我們可能不適合生存在月球表面，但我們至少可以建立月球前哨基地，以充當(dāng)科研中心和空間旅行的跳板。

月球可能是我們能夠征服的最現(xiàn)實(shí)的天體，畢竟我們此前已經(jīng)做到過(guò)。

出品：科普中國(guó)

制作：地球觀察團(tuán)

監(jiān)制：中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心

“科普中國(guó)”是中國(guó)科協(xié)攜同社會(huì)各方利用信息化手段開(kāi)展科學(xué)傳播的科學(xué)權(quán)威品牌。

本文由科普中國(guó)融合創(chuàng)作出品，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

ID:kepubolan